作用と反作用

質問

高校で作用反作用の法則を習いました。
仮にバットとボールが同じスピードで当たった場合、
どちらが作用でどちらが反作用になるのでしょうか?
どちらでもよいとは思うのですが、うまく自分の中で説明できないので教えてください。

回答No.3

ency · ベストアンサー

No1、No2 の両名がすでに回答されている通り、視点の違いでどっちでも良いというのが答えですね。

バッターから見れば、相手が投げたボールを打ち返すわけですから「バットがボールに及ぼす力＝ボールがバットから受ける力＝作用の力」「ボールがバットに及ぼす力＝バットがボールから受ける＝反作用の力」となるでしょう。
で、その反作用の力 (バットがボールから力) がバットの耐力 (バットが耐えられる力の限界) を上回ったときにバットが折れるわけです。
# こちらは、作用反作用は関係なく、
# 単純にバットのみに注目した話です。

また、ピッチャーから見れば、その逆になりますよね。

作用反作用の力で、こんな例はどうでしょうか。
相撲で、体重の重い力士と軽い力士同士が押し合っている場面をイメージしてください。
当然、体重の重い力士が軽い力士を寄り切る場面が想像できますよね？
でも、お互いに押し合っている力は、作用反作用の法則を考えると同じ大きさの力になるんです。
じゃあ、何が違うのか…というと、土俵との摩擦力が違うわけです。
力士にはたらく水平方向の力は「相手力士から押される力」と「土俵との摩擦力」だけです。
であれば、前に進むためには摩擦力の方を大きくする必要があるわけです。
運動の第2法則によれば、止まっている物体を動かすためにはその物体に作用する力の合力はゼロであってはいけません。
逆に、摩擦力が小さいと後に動いてしまうわけです。
つまり、相撲で大事なのは「押す力」ではなく、土俵との「摩擦力」なんです。
# もちろん、投げ技は別ですけど。。。

摩擦力は、重力の大きさ (重さ) に比例しますよね？
ですから、体重の重い力士の方が軽い力士より摩擦力が大きくなり、結果として重い力士の方が寄り切るということになるんです。
じゃあ、軽い力士はどうするか？
腕力等をつけて、回しを取って吊り上げることにより、相手の摩擦力を小さくし、かつ、相手の体重を自分に乗せることで、自分の摩擦力を大きくしているんです。
ま、力士がそういうことを考えて相撲を取っているのかどうかはわかりませんが、力学上はそういう説明になるんだと思います。

このように考えると、結構腕力勝負だと誤解していて、実は摩擦力勝負だ、というものがあるように思います。
# あと、摩擦力勝負なのは、運動会なんかでよくやる
# 「綱引き」ですね。

あ、こんな話、あらためてする話ではなかったでしょうか？

お礼

わかりやすい説明ありがとうございました。

回答No.2

tacky-express

物理の世界では、「何に注目するか」で答えが違うことがよくあります。それは同じ速さでなくても構いません。バットの力の作用に着目すればボールの力が反作用、ボールの力の作用に着目すればバットの力が反作用です。

　相対速度は物理のはじめに習ったと思いますが、これもどちらの物体に着目すべきかによって異なりますね？(「AからみたBの相対速度」「BからみたAの相対速度」は違いますね)。ご質問の内容もこれと似たような考え方だ、と思ってもらえるとわかりやすいと思います。

お礼

何を基準にするかが大事なんですねぇ。
勉強になりました。
ありがとうございます。

回答No.1

パんだ パンだ（@Josquin）

おっしゃるとおり、どちらでもいいです。というか、分離して考えられるものではありません。

ボールの立場でみると、ボールはバットから力を受け、その反作用として、バットはボールから力を受けます。

バットの立場でみると、バットはボールから力を受け、その反作用として、ボールはバットから力を受けます。

お礼

よく理解できましたありがとうございます。