力の単位 ニュートン

質問

物理の初心者なので「力」と「重さ」を分けて理解しようとする癖があります。本当は同じでしょうが、初心者は頑固なので許してください。
さて、「力の大きさの単位にはニュートンが用いられる。」というところですが、
「重さ」に関しては
1kgのレンガは重さ（重力の大きさ）9.8ニュートン、
100gのリンゴは重さ1ニュートン、
体重50kgの人は490ニュートン
というように、身近な例が本に書いてありました。
とても分かりやすく、「重さ」に関してはイメージをとらえることが出来ました。
しかし、「力」に関するイメージがわきません。

いわゆる「力」の例を示していただけると有り難いのです。
よい例が思い浮かばないのですが
腕立て伏せは何ニュートン、
ビンタは何ニュートン
馬の力、自動車の力・・・などと。

回答No.4

debukuro

1kgのレンガは重さ（重力の大きさ）9.8ニュートン
なんか思い違いをしておられるようです
１ｋｇの物体は地球の重力の元ではそれを支えている物に９．８ニュートンの力を及ぼしているということです
ニュートンとは力の大きさの単位です
地球上では１ｋｇの物体に９．８ニュートンの力が作用していることを１kg重と表現し一般には重さが１ｋｇと言います

力とは物体の運動状態に変化を与える要素で単位はニュートン
このような抽象的な定義しかされていないようです

お礼

有り難うございました。

補足

御教授に従って、例えば、「1kgのレンガを手のひらにのせている場合、1kgのレンガは地球の重力の元ではそれを支えている手に９．８ニュートンの力を及ぼしている。」このように考えるととても分かりやすくなりました。有り難うございます。
しかし、新たな疑問で（馬鹿な疑問と思いますがすみません）レンガが空中を落下しており支えるものがない場合はどうゆうように表現するのでしょうか？

回答No.3

tono-todo

非常に難しい質問です。

質量１ｋｇのレンガの重さは９．８・・重力の大きさ
と言われていますが、それが回答です。
重力は宇宙の4つの力の一つです。地球の引っ張る力です。
従って、宇宙船にのって地球から遠ざかれば、同じ質量１ｋｇのレンガでも重さ（重力の大きさ）は９．８Ｎよりドンドン小さくなります。
地球周回軌道に入れば、地球引力と地球周回による遠心力がつりあい宇宙船内をフワフワ漂います。
このとき重さは「０」です。
地球引力（重力）は存在しますが、同じ大きさの遠心力とつりあい、重さが「０」となるのです。

腕立て伏せ等は、腕のかかる力を意味されているのでしょうが、小錦とタモリで異なるでしょうし、適切な設問ではありません。

お礼

有り難うございました。

回答No.2

mazeran

Ｆ＝ｍａ　　力（Ｎ）＝質量（ｋｇ）×加速度（ｍ／ｓ＾２）
と言う基本的な公式をご存知と思います。
「力」と言うのは、「質量」と「加速度」の積で表します。

じっとしていて動いていない質量１ｋｇの物体は、地球の重力に引かれているので、鉛直方向に
　　　　1(kg)×9.8(m/s^2)=9.8(kg・m/s^2)=9.8(N)
９．８（Ｎ）の力を地球に対して与えています。その他の方向には力は与えていません。

次にこの１ｋｇの物体が水平方向に動いているとします。
動いている速度を時速３５．３ｋｍ（秒速９．８ｍ）としましょう。
これを壁にぶつけます。ただしこの壁は、質量１ｋｇの物体が当たると、１秒かけて物体の速度を０にするように調整してあるものとします。
速度９．８ｍ／ｓの物を１秒かけて０ｍ／ｓにするときに、物体にかかる加速度はマイナス９．８ｍ／ｓ＾２となります。
絶対値は９．８となり、このとき壁が受ける「力」は９．８Ｎとなります。
つまり物体が静止しているときに、重力によって鉛直方向に働く「力」と同じになるわけです。
逆に、この物体に１秒間９．８Ｎの力を与えてやると、１秒後には秒速９．８ｍ（時速３５．３ｋｍ）の速度となります。

余談ですが、地球の重力加速度は９．８ｍ／ｓ＾２ですが、感覚的には、時速３５．３ｋｍの自動車に乗って、１秒で止まるときに受ける進行方向の力が重力加速度と同じになるわけです。
実際やってみると、かなりの力を受けることになり、この力と同じ力を常に地球から受けているんだなと実感できます。
ただしこれらの実験は、「無重力」の状態の時です。地上では鉛直方向に重力加速度が働いていますので、それらの「合力」として現れてくるので、補正が必要です。

何点かの例が挙がっていますが、「力」と言うのは先にも書きましたが、「質量」と「加速度」の積で求められますので、たとえば腕立て伏せの場合、いくらの速度がどれくらいの時間で０になるのかとか、「加速度」の部分を具体的な数字をあてはめて計算する必要が出てきますので、一概にいくらとは言えません。
腕立て伏せをゆっくりやると「加速度」も小さいので、結果として「力」はあまり必要とせず、速くやると「加速度」は大きくなるので「力」はたくさん必要となります。

ちなみに、
　　1(N)=1(kg・m/s^2)
　　1(J)=1(N・m)　　J→ジュール（エネルギ、仕事、熱量）
　　1(W)=1(J/s)　　W→ワット（仕事率、動力、電力）
と、「力」、「仕事」、「仕事率」は関係がありますので、「単位」の部分だけを見ると、なかなか面白いと思います。
私は学生時代、ジュールだとかワットだとか、チンプンカンプンでしたが、「単位」の部分を見てそれぞれを理解しました。
　　1(J)は、1(N)の力で1(m)動かすときの「エネルギ」。
　　1(W)は、1(J)のエネルギを、1(s)で行なうときの「動力」。
という具合に。

一般的に言われている「１馬力」は、７３６（Ｗ）となりますので、これらを使って、車の「力」を求めてみるのも面白いと思います。

お礼

有り難うございました。

回答No.1

BookerL

＞1kgのレンガは重さ（重力の大きさ）9.8ニュートン、

ということですから、1kgのレンガを持っているとき「手がレンガを支えるために必要な力」が 9.8N ですね。あるいはこのレンガにひもをつけてぶら下げるとき、ひもを引っ張る力が 9.8N です。

＞腕立て伏せは何ニュートン

体重が 50kg だとすると、腕にかかる体重がおよそ半分として 250N 程度、といえるでしょうか。（実際は動かすので、もう少し大きな力が必要ですが、どれだけ大きいかというのは動かし方で違ってきます。）

＞ビンタは何ニュートン

ビンタとは手で顔などをひっぱたくことでしょうか。この種の力は「撃力」といって、一定の力にはならないので何ニュートンというのは難しいです。

＞馬の力、自動車の力・・・

これらは、どれだけのものを引っ張るか、ということで、重さで換算すればいいのでは？ 例えば 100kg のものを持ち上げるの力を出していれば、980N です。

※ちなみに「馬力」というのは、力とは違います。念のため。

お礼

有り難うございました。