Types of Forces
力は物体の形や運動のようすを変えるはたらきです。 大きさと向きがあり矢印で表し、単位はニュートン(N)です。 直接触れる接触力(摩擦・弾性)と、離れていても働く非接触力(重力・磁気・電気)に分けられます。 力の大きさを変えると矢印が長くなり、接触力と非接触力を並べて見られます。
一つの物体に下・上・横からのはたらきが重なると、名前を覚えただけではどの矢印をどの面に付けるか決まりません。下へ引く側と面で上へ支える側が同時にあるとき、どちらが面を共有する必要があるかを先に分けないと、大きさを同じ絵で比べられません。単位をニュートン(N)にそろえるのも、その比較のためです。矢印の読み方と面の共有の有無を先に押さえておくと、あとでつり合うかどうかを同じ記号で判定できます。
最初の絵の中央に箱があり、下・上・左・右へ矢印が箱の面から出ています。スライダーの目盛りは 1 N から 10 N までで、値を上げると四本の矢印が同じ割合で長くなり、左下の数字だけがその値に変わります。二つ目の絵は中央の点線で分かれ、左は床の棒の上の箱と左向きの矢印、右は上の小さな円と下の地球のあいだに点線がつないであります。二つ目の絵にはスライダーがなく、長さも欄の文言もそのままです。
下へ引くはたらきを、手がひもをつかむのと同じ種類の接触として書く誤解がよくあります。空いている空間があってもその引きは残るので、接触の有無だけで分けると下向きの矢印を付ける場所がなくなります。力に向きがないと考えると、上向きの矢印と下向きの矢印が同じ値になり、つり合うかを判定できません。短い矢印ほど大きい力だと読む癖も、長さが大きさを表すという約束と反対です。
ここで身につけた矢印の位置と面の共有の有無は、次に重力と弾性力を一つの物体の上に重ねて描くときにそのまま使います。二つの矢印の長さと向きが合えば、止まるか一様に進むかをその絵で確認します。ばねばかりで大きさを測ることも、同じ単位 N のうえで続きます。面で支えるはたらきと、離れていても残る引きを一つの箱の上に重ねて見る話が次へ続き、作用点を抜かすと弾性力がどの面につくかからまた迷い始めます。
選択肢に力がいくつか出たら、それぞれの力が二つの物体の面を共有しなければならないかだけを先に一行で書きます。大きさだけを問う問題は単位を N にそろえたあと、矢印の長さがその数字を表しているかを絵と照合します。作用点が箱のどの面についているかを抜かすと、向きは合っていても付ける場所が違います。答えを書く前に、種類と大きさを一つのマスに混ぜていないか、左下の目盛りと矢印の長さが同じ数字かをもう一度見ます。