力の大きさ(フックの法則)とつり合い、重さと質量【学習プリント付き】

こんにちは！ばっしーです！(^^)/

今回は１年生の物理分野６回目
力の大きさとつり合いについてです(^^)b

力については前回と今回の２回にまとめていますので
今回は後半になります！(^^)

そして物理分野ラストになります！

一緒に載せている学習プリントのKYD！(これさえやっときゃー大丈夫！)プリントも、ぜひ取り組んでみてくださいね(^^♪

ばねと力

ばねのような弾性のある物体は、変形しやすいし、もとに戻りますね。
このような物質の変形の大きさは、加えた力に比例します。

実際にやってみましょう！
図は、天井からばねをつるし、おもりを乗せていったときのばねののびのようすです(^^)/

おもりを１個、２個…と乗せていくと、ばねののびが比例して長くなっていますね！
比例して長くなっているので、グラフは直線になります。

このように、ばねのような弾性のある物質の変形の大きさは、加えた力に比例することをフックの法則
といいます！

理科では、重さのことを質量と言いますが、実はこれは正確ではありません。
ここでは、重さと質量のちがいを見ていこうと思います(^^)b

まずは重さ

物体にはたらく重力の大きさのことです。
単位はニュートン(N)
ニュートンについては、前回やりましたね！
ばねばかりではかります(^^)

先ほど“重さは重力の大きさ”と書きました。
だから、月面上に行くと、重さは小さくなります(;^ω^)

例えば60kgの人なら、月に行くと10kgに！
月での重さは６分の１なのです(＠_＠;)
中学生でも、カンタンに大人が持ち上げられてしまいますね！

でも、そんな話をすると「月に行くとか極端だな～(-“-)」と思ったかもしれません
ところが地球上でも、場所によって重さが違うのです！

北極や南極では50kgの人が赤道に行くと、だいたい49.75kgになるのです。
「ちょっとじゃーん(´･_･`)」と思った人もいるかもしれませんが、これが精密機械だったらどうでしょうか？

あの国の工場で作った製品とこの国で作った機械が合わないぞ！
みたいになっちゃいますよね。一大事です(;’∀’)

でも、これが重さというもの。重力の大きさなので、場所ごとに違う値になるのです。

これでは困りますよね？
そこで登場するのが質量です！

質量は、どこでも同じ値をとります。

質量とは、物体そのものの量と教科書等で書かれています。
非常にあいまいな表現ですが、こう書くしかないくらい、言い表すのが難しいですね(;’∀’)

先ほども書きましたが、地球上でも月面上でも、どこでも同じ値をとるというのが大きな特徴です。
単位はグラム(ｇ)で表します。

上皿てんびんと、分銅ではかります！

上皿てんびんは、シーソーみたいにはかります！
左右の重さが一緒なら、てんびんは平行に保たれるということですね(^^)

片一方に物体、もう一方には分銅を乗せていきます。
てんびんが平行に保たれたときの分銅の質量を見れば、物体の質量がわかるというわけです！

こうやってはかれば、地球上のどこでも、宇宙でも同じ値になりますよね！
物体も軽くなるけど、分銅も同じだけ軽くなっていますもんね！

言い表すのが難しいだけで、中身はそんなに難しくありませんね(^^)b

物体に２つの力を加えているとき、物体が動かなければ、力がつり合っていると言えます。
力のつり合いの条件は３つあります。

力のつり合いの条件

　①　２つの力の大きさは等しい
　②　２つの力は一直線上にある
　③　２つの力の向きは反対である

この３つの条件がすべてそろったとき、力はつり合っていると言え、物体は動きません。

力がつり合っているときというのは、実は日常生活にいっぱいあります。
例えば机の上の本！

机の上の本は動きません。
よくあるシーンですが、この本は力がつり合っている状態です。

本には重力がはたらいていますね！
それを支える力が、机からはたらいています。

机からはたらいているこの力は、先ほどの３つの条件を満たしています。
ちなみにこういう力のことを、垂直抗力といいます(^^)/

では、こちらはどうでしょうか？

人が箱を押していますが、この箱は動いていません。
動かないということは、力がつり合っていますよね？(^^)

さて、何と何の力がつり合っているのでしょうか？

正解は、人が加えた力と摩擦力です。
床と箱との間には摩擦がはたらいています。その力が反対向きに、同じ大きさで箱にはたらくわけです！

図にするとこんな感じ(._.)

赤が摩擦力を表しています。

摩擦力は箱と床の間にはたらくので、力の矢印はこのように箱の底面のまんなかから書いてください。

ちなみに、たまーにデキる子から質問を受けます。
「この図の２力が一直線上にないですよ！」と(;’∀’)

今赤の力と黒の力は一直線上にないですが、この箱内であればOKです(^^)b
箱は１つの物体ですので、１つの物体内であれば、一直線上とみなせるのです！

ということで、地球上にあって、動いてない物体というのは、だいたい力がつり合っているわけです(。-∀-)

今回もKYD！(これさえやっときゃー大丈夫！)プリントを載せておきます！
ぜひご活用ください！(^^)/

KYD！(これさえやっときゃー大丈夫！)プリントの使い方については、私のオススメの方法を
KYD！プリントについて＆利用規約
に書いていますので、参考にしてください。

良いなと思ってもらえたら、人に紹介したり、ブックマークをして頂けると幸いです！
読んで頂きありがとうございました！(^^)/