机が支える力 | ルラスタディ (Lura Study)

一般小学生

机の上に置かれた物体には、地球が物体を引く力である「重力」が働いています。しかし、物体が机を突き抜けて下に落ちないのは、机の面が物体を上向きに押し返しているからです。この力を物理学では「垂直抗力」と呼びます。

物体を机に置くと、目には見えないほどわずかですが机の面が押し込まれて変形します。この変形した面が元に戻ろうとする弾性エネルギーによって、物体を押し返す力が発生します。物体が静止している場合、重力と垂直抗力は同じ大きさで逆向きになっており、力がつり合っている状態にあります。

コラム

垂直抗力は常に「面に垂直」な方向に働きます。そのため、机が傾いている（斜面である）場合、垂直抗力は真上ではなく、斜面に対して垂直な方向を向きます。このとき、重力の一部が斜面に沿って物体を滑らせようとする力となり、垂直抗力だけでは重力すべてを支えきれなくなります。

また、机が支えられる力には限界があります。物体の重さが机の材料の強度を超えると、机は物体を支えきれずに破壊されます。私たちが普段何気なく机に物を置けるのは、机の分子同士が結びつく力が、物体の重力に対抗して垂直抗力を生み出しているおかげなのです。

小学生のみなさんへ

机の上にノートや筆箱を置いたとき、どうして下に落ちていかないのでしょうか？それは、机が目に見えない力で、一生けんめい荷物を上に押し返して支えてくれているからです。

この力を、理科の言葉で「垂直抗力すいちょくこうりょく」といいます。もし机がこの力で支えてくれなかったら、荷物は机を突きぬけて地面まで落ちてしまいます。机が固ければ固いほど、重いものを支える力が強くなります。

ルラスタコラム

実は、私たちが地面に立っていられるのも、地面が足のうらを押し返して支えてくれているからです。もし地面が支えてくれなかったら、私たちはズブズブと地球の真ん中まで沈んでいってしまうかもしれませんね。

【基礎】机の上に置いた物体が静止しているとき、重力とつり合っている、机が物体を押し返す力を何というか。

垂直抗力

【応用】「物体が机を押す力」と「机が物体を押し返す力」の関係は、力のつり合いと作用・反作用のどちらにあたるか。

作用・反作用（2つの物体の間で互いに及ぼし合う力であるため）

【実践】斜めになった机（斜面）に物体を置いたとき、机が物体を支える力（垂直抗力）の向きはどうなるか。

机の面に対して垂直な向き（重力の向きである真下とは異なる方向になる）

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