物体の衝突と４つの力

質問

力の基本である４の力（重力、電磁力、弱い力、強い力）は、物体が衝突して跳ね返る（鉄球を鉄棒で叩き
動かすなど）の現象の際、どのように働くのでしょうか？お教えください。

回答No.3

shkwta · ベストアンサー

２つの原子が接近すると、電子の軌道関数が変化していき、両者が合わさった新しい軌道ができます。ここに、両方の原子をあわせて元の数の２倍の電子を収容しなければなりませんので、パウリの排他律によって、半分ぐらいの電子はどうしてもエネルギーのずっと高い軌道に移らざるを得ません。
　このときにエネルギーが必要なため、原子が接近すると斥力が発生します。原子間の距離があまり近くないときは、原子間の距離に応じたエネルギーをLennard-Jonesポテンシャルという近似式で表わし、いろいろな物性の計算に使います。簡単な解説は次の資料の最後のほうにあります。
http://www.chem.ous.ac.jp/~takahara/2004/print2.pdf

鉄球を鉄棒でたたいたり、気体の圧力が生じたり、われわれが地球の中にもぐってしまわなかったりするのはすべてこの斥力で説明できます。
この斥力は、原子から電子が引き離されることで発生するので、電磁気力によるものであることは明らかでしょう。

重力は小さくて無視できます。また、通常の物体の衝突で核反応がおこるわけではありませんので、弱い力、強い力も無関係です。核融合炉の中などものすごい高エネルギーなら話は別です。

お礼

大変よく分かりました。どうもありがとうございました。
ところで、参考URLの文献にあるファンデルワールス
力ですが、これの発生原理がよく分かりません。よろしければ、また教えてください。

回答No.2

First_Noel

＞物体が衝突して跳ね返る（鉄球を鉄棒で叩き
動かすなど）

鉄球は鉄原子のカタマリで，原子はマイナスを帯びた電子雲で包まれています．
鉄棒も同じです．
両者が接近すると，電子雲同士が反発し合います．
これがマクロな視点では「衝突して云々」と言う現象に見えます．

野球もそうですし，ほっぺた叩かれるのもそうです．
これらは衝突して云々ですが，熱力学的な現象もまた，
ミクロには電磁力による相互作用です，圧力と言うものは，
結局は気体分子と容器との衝突，電子雲同士の反発，です．
従って，マクロな視点で大きな力が出るものは，
電磁相互作用と見てほぼ差し支えありません．

回答No.1

physicsache

マクロな物体の衝突時には、電磁力が働きます。

接触しないでも働くのが重力。

ミクロな物質の場合には、弱い力や強い力がよく働きます。
重力も働きますが、無視できるほど小さい。