理科解説
力と運動（速度・加速度・作用反作用）のしくみ｜理科クイズ対策
力の種類
| 力の種類 | 説明 |
|---|---|
| 重力（じゅうりょく） | 地球が物を引き付ける力（中心に向かう） |
| 弾性力（だんせいりょく） | 変形した物が元に戻ろうとする力（バネなど） |
| 摩擦力（まさつりょく） | 物の動きを妨げる力 |
| 浮力（ふりょく） | 液体中の物体を上向きに押す力 |
| 垂直抗力（すいちょくこうりょく） | 面が物体を垂直に押し返す力 |
重さと質量の違い
- 質量：物体そのものの量（kg・g）。場所によって変わらない
- 重さ（重力）：重力の大きさ（N・ニュートン）。月では地球の約1/6
✅ 重力の計算
重力（N）＝質量（kg）×9.8（m/s²）
例：1kgの物体にかかる重力＝約9.8N（約10Nで計算することも多い）
重力（N）＝質量（kg）×9.8（m/s²）
例：1kgの物体にかかる重力＝約9.8N（約10Nで計算することも多い）
ニュートンの3法則
- 慣性の法則（第1法則）：力が加わらない限り静止または等速直線運動を続ける
- 運動の法則（第2法則）：力＝質量×加速度（F＝ma）
- 作用・反作用の法則（第3法則）：AがBに力を加えると、BはAに同じ大きさで逆向きの力を加える
⚠ 力のつり合いと作用・反作用の違い
「2力のつり合い」は同じ物体に働く2つの力。「作用・反作用」は異なる物体間の力。混同しやすい頻出問題。
「2力のつり合い」は同じ物体に働く2つの力。「作用・反作用」は異なる物体間の力。混同しやすい頻出問題。
力の種類と単位
| 力の種類 | 説明 | 例 |
|---|---|---|
| 重力 | 地球が物体を引く力 | 100gの物体に約1N |
| 弾性力 | 変形したものが元に戻ろうとする力 | バネ・ゴム |
| 摩擦力 | 物体の動きを妨げる力 | ブレーキ |
| 浮力 | 液体が物体を押し上げる力 | 水中の物体 |
| 磁力 | 磁石が引きつける・反発する力 | N極とS極 |
力の単位はニュートン(N)。1Nは約100gの物体にかかる重力。バネばかりで力の大きさを測る。
浮力の計算
浮力 ＝ 物体が押しのけた液体の重さ（アルキメデスの原理）。水中では水の密度（1g/cm³）を使う。
- 体積200cm³の物体が水中にある→浮力＝200g分＝約2N
- 物体が水に浮く条件：物体の密度 ＜ 液体の密度（1g/cm³）
- 氷は密度0.9g/cm³なので水に浮く（体積の約9割が水中に沈む）
✅ 頻出
水中での見かけの重さ＝空気中の重さ − 浮力。バネばかりの値が小さくなるのはこのため。
水中での見かけの重さ＝空気中の重さ − 浮力。バネばかりの値が小さくなるのはこのため。
慣性と作用・反作用
- 慣性の法則：外から力が加わらない限り、静止している物体は静止し続け、動いている物体は等速直線運動を続ける
- 作用・反作用の法則：AがBに力を加えると、BはAに同じ大きさの逆向きの力を加える
- 例：ロケットは後方にガスを噴射する（作用）→前方に進む力（反作用）が生まれる
ばねの法則（フックの法則）と圧力
フックの法則：ばねの伸びは加わる力に比例する（弾性限界内）。比例定数をばね定数（k）という。
例：1Nで3cm伸びるばねに3Nの力をかけると9cm伸びる。
- 圧力（Pa）＝力(N)÷面積(m²)。単位はパスカル（Pa）
- 例：10Nの力を0.1m²の面積にかける→圧力＝10÷0.1＝100Pa
- 大気圧：約1013hPa＝1013×100Pa。高い山ほど気圧は低くなる
- 水圧：水深が深いほど圧力が大きくなる（全方向からかかる）
力の試験対策まとめ
力の合成と分解：2つの力を1つにまとめる（合成）、1つの力を2つに分ける（分解）。平行四辺形の法則を使う。力のつり合い：2つの力がつり合う条件は①大きさが等しい、②向きが逆、③同一直線上。作用・反作用と力のつり合いの違い：つり合いは同じ物体に働く2力、作用・反作用は異なる物体間で働く2力。よく出る計算：斜面上の物体に働く重力の分力（斜面に平行な分力＝mgsinθ、垂直な分力＝mgcosθ）。滑車の問題では動滑車1つで力が半分になるが、引く距離が2倍になる（仕事は一定）。