物は単独では動けないのでは？

質問

十分に軽い自動車のイスにすわって車内の壁を手で前に押しても
車は進まないことは作用反作用で力が相殺されるからです。
話は変わって
人の腕はなんで上下左右に動かせるのか
というのが疑問です
腕を上にあげるときには肉の分子が上の肉分子を押しますが
作用反作用で相殺されてしまい腕は動かせないと思うのです。
僕の理解がおかしいのでしょうか。
宇宙空間では人がじたばたしても移動できないです。
宇宙に取り残されたままです。
確かに屁をすれば、前に進むことはできます。
それは屁の分子を押して、屁の分子から押されるからです。
しかし人がじたばたできることの理由がわからないのです。
何故人は腕を動かすことができるのでしょうか。

回答No.13

htms42

＃１１です。
私が初めに書いたのは「宇宙空間でも腕はうごかすことはできる。重心は動かすことはできない」ということです。
ジョイントに棒が付いているとします。棒の両側にひもが付いていれば、片方のひもを引っ張り他方のひもを緩めるということで棒はジョイントの周りで向きを変えます。
これが起こるのは単に「ひもに力がかけたら・・・」というのではなくて「ひもの長さを変えている」からです。
力がかかっている状態と力が働いた結果変位が起こっている状態の区別が必要です。
関節が曲がるときは筋肉繊維自体の長さが変わっています。
力が働いているのは当然ですがそれだけではないのです。
単に押したり引いたりではないということにこだわったのですが分かっていただけないようですね。

体の各部分は筋肉でつながっていますから重心の位置を変えることができなくても姿勢は変えることができます。
人は宇宙空間でもじたばたできるのです。

回答No.12

sewingcough

#11さんへ。

#10です
#11さんは恐らく質問者さんの「肉の分子が上の肉分子を押しますが」
という表現が気になったのだと思いますが、#10の回答については
べつに滑り説に異を唱えているとか理解してないとかじゃないです。
（私自身も一応は分子生物学が専門でトロポニンやコネクチンも一時期
扱ってたので、恐らく少しくらいは深く理解できてるかなとも思います。）
単に「分子が押し引きしなきゃ相互作用や構造変化の伝達は起こらないでしょ？」
と言ってるだけですよ。それに、当たり前の話ですが
#11さんの載せている理研のサイトにも、トロポニンの調節対象として
「ミオシン-アクチン間の相互作用抑制による張力発生の抑制」
と、ちゃんと書いていますよね？

あと、滑り説が正しいかどうかは別として（まあ99%正しいでしょうけど）、
滑り説によって筋肉が動くことは作用反作用に対する質問者さんの疑問
（つまり「物は単独では動けないのでは？」という疑問）に
何も答えられていないなあと、思ったというのもあります。
筋収縮のメカニズムがどうであれ当然運動の第三法則は成り立ちます。
「肉の分子が上の肉分子を押す」かどうかは問題ではありませんし、
ご存知の通り、滑り説だろうが首振り説だろう何説だろうが
回転、伸縮、変角いずれの運動にも運動の第三法則は成り立ちます。
回答#9はその点を何も説明してなかったので「？」と思った次第です。
もちろん質問者さんが知りたいことは他のところにあるかもしれないので
当然いろいろ方向性の回答があるべきだと思いますが。

回答No.11

htms42

＃１０さんへ

筋肉繊維の滑り説というのは筋肉繊維の長さが変化するということを説明するためのモデルです。
クレーンの腕が伸びる仕組み（入れ子構造）のようなものです。それを分子スケールで考えたものです。
腕が曲がるというためには筋肉繊維の長さがｃｍのオーダーで伸び縮みしていないといけないというのはどういうモデルを取るかにはよらない事実なのです。
図がありましたので載せておきます。

http://www.riken.go.jp/r-world/info/release/press/2003/030703/index.html

「滑る」のですから分子の相対的な位置関係が変わっています。
アクチンとミオシンの間に力が働いているのは確かですが「滑る」というのはその力によってアクチンがミオシンに沿って動くという相対的な位置関係の変化が生じています。

＞ATPのエネルギーを使ってミオシンがアクチンを引っ張ることで
筋収縮が起こるというのが滑り説の概要なので

単に押したり引いたりしているのであれば「滑り説」ではありません。

ゴムのように変化の大きいものは折りたたみ構造（ジグザグ構造）で考えています。
ばねの伸び縮みと同じイメージです。

分子が切れたりつながったりしていると考えるのは無理ですからばねのようなもの（ジグザグ構造）を考えるかクレーンのようなもの（入れ子構造）を考えるかになります。

筋肉の収縮には2つの場合があるそうです。筋肉繊維の長さが変わるものと変わらないものです。関節が動くのは長さが変わる場合です。

回答No.10

sewingcough

#9さんへ

#8です。
> 腕が動くのは筋肉の分子がただ押したり引いたりしているのではありません。
> 筋肉の収縮というのは実際に筋肉の繊維の長さが短くなっているのです。
ATPのエネルギーを使ってミオシンがアクチンを引っ張ることで
筋収縮が起こるというのが滑り説の概要なので、筋収縮もやはり
「筋肉の分子が押したり引いたり」することで起こっています。

回答No.9

htms42

腕が動くのは筋肉の分子がただ押したり引いたりしているのではありません。
筋肉の収縮というのは実際に筋肉の繊維の長さが短くなっているのです。

ひもでつながった２つの物体Ａ、Ｂがあるとします。このひもを手繰り寄せればＡ，Ｂは動きます。地上でも宇宙空間でも同じです。作用反作用は「打ち消しあって動かない」ということを言っているのではありません。「両方とも動く。Ａ、Ｂを合わせた重心は動かない」と言っているのです。
釣り合いの力と作用反作用を混同しているのではありませんか。

体の動きをあまり気にしないで腕を動かすことができるというのは質量の違いもありますが地面という大きな土台の上で重力という大きな力が働いている環境のもとでの運動ということが効いています。
地面との摩擦も大きな要素です。
この環境の下ではしゃがめば重心が下がります。
誰にも押してもらわないでブランコをこぐことができるというのはこの環境の中で可能になることです。
宇宙空間でもじたばたできます。重心を移動させることができないだけです。

筋肉の収縮の仕組みはかなり以前にあきらかになったもののはずです。１９５４年にハックスリーたちが「金収縮のすべり説」でノーベル賞を受賞しています。

この仕組みが現在どういう風に発展しているかについてはよく知りません。でも分子の間の引力が変化するというだけではｃｍのオーダーの筋肉繊維の長さの変化を説明できないというのは明らかなことです。
筋肉繊維の長さが変化しなければ腕も足も動かすことができないというのも明らかなことです。

回答No.8

sewingcough

動いたように見えても重心は変わってませんよ。
つまり手足をバラバラに切り離したて考えれば
単独で動いていないっていうのが直感的にわかります。
腕で胴体の分子を押して、胴体の分子で腕を押してるわけです。

回答No.7

雪中庵（@psytex）

腕を上げた分、体が下がります。
「腕」だと、胴体とのバランスが分かりにくいですが、
棒状の物が、途中で折れ曲がれば、両端が別々に「上がり」ます。
「単独の物」は、単独ではないのです。

回答No.6

tance

車の中で壁を押す話ですが、もし車がぐにゃぐにゃの素材でできていたら
壁は動きますよね。人間の腕はそれに相当します。

ぐにゃぐにゃの車でも外から見ると車自体は動きません。それは宇宙で
ひとが暴れているのと同じです。

屁だけが特別なわけではありません。屁の分子と人間を含めた全体の
重心の位置は動いていませんから。屁はきわめてやわらかい車の壁だと
思ってください。

回答No.5

noname#175206

確かに、力のかかっている点で考えると、作用・反作用は釣り合っています。それは間違いありません。だから動かない、なのではなく、作用・反作用で余りある力があれば、それが加速度となって現れるのです。だから動くのですよ。

回答No.4

hitokotonusi

よくある作用・反作用に対する誤解です。
作用と反作用は相殺しません。

机の上にりんごを置いたときりんごが上にも下にも動かないのは、
作用と反作用が相殺しているわけではありません。

りんごに働いている力は(1)りんごに働く重力と(2)机がりんごを押す力で、
これがつりあっているのでりんごは動きません。

机が動かないのは、(3)りんごが机を押す力と机にかかる重力の合力が
床が机を押し上げる力がつりあっているからです。

「相殺する」というような釣り合い、合力を考えるときには、作用点が同じ物体にある力で考えないといけません。上で番号をつけた三つの力のうち、作用と反作用の関係にあるのは(2)と(3)です。(2)はりんごに働く力で、(3)は机に働く力です。働く対象が違うのでつりあいになりません。考えなければいけないつりあいは、ともにりんごに働く力である(1)と(2)の釣り合いです。

りんごの運動を考えるなら、(1)と(2)だけ考えておけば事足ります。(3)が必要になるのは机の運動を考えるときです。机の運動を考えるときには、机がりんごから受ける力を考慮に入れる必要があり、このときの「りんごから受ける力」は「机がりんご押す力」と大きさが等しく向きが逆として扱わなければならない。これが作用・反作用の法則です。

別の例を挙げます。

分子Aと分子Bが互いに引力を及ぼしあっているとします。他の力は働いていません。このとき、(4)分子Aが分子Bを引く力と(5)分子Bが分子Aを引く力が互いに作用と反作用の関係にあり、(4)と(5)は互いに大きさが等しく逆向きです。だから打ち消しあって力が働いていないことになるかというとそんなことはなく、二つの分子はともに(4)と(5)の力によって引き合い、直線運動なら、やがて衝突します。(4)と(5)が相殺して力が働かない状態になり、静止したままになるということはありません。