学習目安 | 小: A | 中: S | 高: A

力の大きさ

一般小学生

まとめ

  • 物体を動かしたり変形させたりする力の強さを表す物理量
  • 国際単位系(SI)ではニュートン(N)が単位として用いられる
  • 道具を使っても仕事の大きさは変わらないという「仕事の原理」が成り立つ
力の大きさ
物体を動かしたり変形させたりする力の強さを表す物理量で、単位にはニュートン(N)が用いられる

解説

理科の物理分野における「力の大きさ」は、ばねばかりなどを用いて測定されます。物体を垂直に持ち上げる場合、その物体にはたらく重力と同じ大きさの力が必要です。例えば、120gのおもりを支えるには約1.2Nの力が必要となります。

道具を利用する場合、力の大きさは道具の種類によって変化します。定滑車を用いる場合、おもりを1m引き上げるにはひもを1m引き下げなければならず、力の大きさは変わりません。一方、動滑車を用いると、物体を2本のひもで支える構造になるため、1本のひもを引く力は物体の重さの半分で済みます。このように道具を利用しても必要な仕事の量は変化しないという法則を「仕事の原理」と呼びます。

項目 滑車 動滑車
力の大きさ 変わらない 半分になる
引く距離 変わらない 2倍になる
仕事の量 変わらない 変わらない
コラム

力の大きさは、力の三要素(作用点・方向・大きさ)の一つです。日常生活では「重さ」と混同されがちですが、物理学では質量(kg)と力(N)を明確に区別します。月面上では重力が地球の約6分の1になるため、同じ質量の物体でも、それを持ち上げるのに必要な力の大きさは地球上の約6分の1になります。

小学生のみなさんへ

「力の大きさ」とは、物を動かしたり、形を変えたりするときに使うパワーの強さのことです。理科では「ニュートン(N)」という単位を使って表します。地球の上では、だいたい100グラムの物を持ち上げるときに必要な力が、1ニュートンです。

道具を使うと、この力の大きさを変えることができます。たとえば「動滑車どうかっしゃ」という道具を使うと、重い荷物も半分の力で持ち上げることができます。ただし、その分ひもを引く長さは2倍になります。力は楽になるけれど、動かすきょりは長くなるというルールがあるのです。

ルラスタコラム

ニュートンという単位の名前は、有名な科学者のアイザック・ニュートンさんにちなんでつけられました。リンゴが木から落ちるのを見て、地球が物を引っぱる力(重力)に気づいたというお話はとても有名ですね。

テストでの問われ方・理解度チェック

【基礎】 力の大きさを表す単位は何ですか。
ニュートン(N)
【応用】 定滑車と動滑車を使用した場合の、力の大きさの違いについて説明してください。
定滑車は力の向きを変えるだけで力の大きさは変わりませんが、動滑車は物体を2本のひもで支える構造のため、必要な力の大きさを物体の重さの半分にすることができます。
【実践】 動滑車を使うと小さな力で物体を持ち上げられますが、仕事の大きさの面では得をしないのはなぜですか。
力の大きさは半分になりますが、物体を持ち上げるために引くひもの距離が2倍になり、結果として「力の大きさ×距離」で計算される仕事の量は変わらないためです。

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