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この動画について質問です。
http://www.youtube.com/watch?v=Is6DvUxHzNU この動画は、「作用反作用の法則」と「力の釣り合い」の違いについて説明しているのでしょうか？ 抗力というのは、あくまで、電気反発相互作用として生まれているのであって、重力に対する反作用として生まれてるわけではない、という話でしょうか？ すなわち、重力と抗力は力の釣り合いの関係にあるのであり、作用反作用の関係にはないと言っているのでしょうか？ あと、重力は関係ないと盛んに主張してますが、重力が大きくなれば、その分、垂直抗力も大きくなるわけですから、抗力を考えるときに重力がまったく関係ないわけではないですよね？
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>抗力というのは、あくまで、電気反発相互作用として生まれているのであって、 >重力に対する反作用として>生まれてるわけではない、という話でしょうか？ はい。重力とは地球と人間とが互いに引き合う現象で、 人間が地球を引く重力が地球が人間を引く重力の反作用です。 >すなわち、重力と抗力は力の釣り合いの関係にあるのであり、 >作用反作用の関係にはないと言っているのでしょうか？ はい。抗力は人間が地面を押す力の反作用です。人間が走ったり、転んだり すれば変わります。人間が静止しているなら、重力と反対向きで等しい力になります。 >重力は関係ないと盛んに主張してますが、重力が大きくなれば、 >その分、垂直抗力も大きくなるわけですから、 >抗力を考えるときに重力がまったく関係ないわけではないですよね？ もちろん関係します。人間の運動は重力+抗力に従って加速度運動します。 例えば人間が地面の上で静止しているなら。重力+抗力=0 になります。 人間がジャンプを開始している最中なら、抗力の方が大きいでしょう。 こういう接触で生まれてくる力は、僅かな凹みや歪みが生み出すので、 真正面から解こうとすると原子レベルの無数の方程式を解くことになって 大変なことになります。 そこで、接触が生み出す、物体の動きの「制限」という形で 運動方程式に取り込み、得られた運動から力を逆算するのが普通です。
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アドバイスだけ。抗力なんて言葉を知らずに物理学の問題（高校レベルを含む）を説いている例は多い。「これのここは抗力だよ」と言われて、「へえ、そういう名前があるの」なんてことも多い。 その程度のものだ。慣れ親しんだ日本語で言えば、正しく言葉を使えていて、あとから文法用語を知るのと似ていなくもない。 力学に戻ろうか。力学なら解きやすいように力の分解をするよね。それならもう抗力を使っているに等しい。特に斜面に置かれた物体とかね。件の講師が突如として、人体に対して（そして地面に対して）斜めに線を引いた。力のベクトルだね。 あれがいかに中途半端なのか、分かるかな？ あの講師も、斜面に人を立たせればいいものを。それなら、分かりやすくもできたろうに。
>重力と抗力が作用反作用の関係にないというのは、大学レベルどころか高校初級レベルの知識だと思うのですが。 根っこで何がつながっているか分からないということは、もうこちらでは承知しています。その高校初級レベルを掘り下げて、何があるかということです。 >たとえば物理学者の前野昌弘氏（当然大学院博士過程を修了しているバリバリの物理学者）は、著書『よくわかる初等力学』の中で、「よく間違う人がいるのだが、重力と抗力はつりあいの関係であり、作用反作用の関係では断じてない」と強調されております。 ある局面ではそう言う必要もあります。件の講師はそこがなってないわけです。どういうときに何を区別するか。それは、別の時には同一視することも意味します。 余談ですが、いろもの物理学者さん（前野昌弘氏のHN）が学生向けに説明することなら、聞いて分かりますよ。あの方の説明は分かりやすいですしね。 >物理学では、「重力」と「重力が原因で起こる力」は厳密に区別されるとも説明されています。 長距離力と近接作用で、その言辞がどうなるか、言えますか？ 言葉をもてあそんでも物理はできません。 >抗力も反作用だとすると、反作用が二つも出てきてしまいますが。 だから理解できていないと言うのです。何のときに何を区別し、あるいは同一視するのか。3人並んでいて、前から2番目の人と後ろから2番目の人がいて、では真中の人は2人ですか？ そういう話です。 ただし、この件は上っ面では分かりませんが。もう一度何を考えるべきかだけ。 作用反作用、重力・抗力、これらは全く別々に存在するものですか？ （その答えによって、考えをぶらさず進め、行き詰ったら後戻りもすること） 重力、電磁気力それぞれについて、は物体間（地球・人体）で何をしていますか？ （それについて何が必要か見極めたら、考えを以下同文）
- 中村 拓男（@tknakamuri）
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「物体に働く重力の反作用は垂直抗力?」 http://pesj.k12.osaka-kyoiku.ac.jp/mis/juuryoku-hansayou.html この手の解説は無数にあるので、是非見てください。
お礼
ありがとうございます。
- 中村 拓男（@tknakamuri）
- ベストアンサー率35% (674/1896)
>加速度=0でない静止状態もあるんですか？ 普通加速度=0を含みますが、速度=0を静止ということも あります。 つまり加速度を伴う一瞬の静止ですね。
お礼
ありがとうございます。 ああ、そうですよね。 すいません、うっかりしてました。
>重力と抗力は作用反作用の関係にはありませんよね？ ありますよ？ 重力と抗力は動画の思考実験モデルで作用反作用の関係にないと思うのですか？ 特に静力学だから分かりやすいはずです。重力という作用が生ずれば、必ず反作用としての抗力が生じる。不可分なものを分けようとしていませんか？ >たしかに、抗力の発生原因は万有引力にあるわけですが、抗力自体は電気力なわけですから、抗力の説明として電気力を持ち出すのは全然問題ないと思うのですが。 違いますよ？ 何度でも説明を繰り返しますけど、電磁気力の作用は接触面をミクロに見たときの固体同士が反発して互いに入り込まない仕組みです。そういうミクロでの互いの電磁気による反発力の原因は、万有引力（重力）です。 重力を生じるのは当たり前だけど万有引力(重力）です。それに対する抗力を生じるのは、万有引力（重力）です。どちら基準で何を指してどう呼ぶかだけの問題です。 地球だけが人体に万有引力を及ぼし、人体が地球に万有引力を及ぼさないと思いますか？ 高校物理でも出て来る「F=GMm/r^2」は何を表した式ですか？ 万有、とわざわざ命名した意味をどう捉えていますか？ >この動画には多くの人が高評価を押していますし、学習者にとって分かり易い説明であることは事実なのではないでしょうか。 大学行って、初級の物理（ほぼ全分野を2冊くらいで網羅している教科書）の講義受けて、そのとき初めて件の講師が何を言ってたか分かるでしょうね。高評価を得る理由も分かります。それは先の回答で申し上げました。 ちなみに詐欺師もばれるまでは好人物として信用されているものです。他意はありませんがね。
お礼
ありがとうございます。 ＞ありますよ？ 重力と抗力は動画の思考実験モデルで作用反作用の関係にないと思うのですか？ 特に静力学だから分かりやすいはずです。重力という作用が生ずれば、必ず反作用としての抗力が生じる。不可分なものを分けようとしていませんか？ 重力と抗力が作用反作用の関係にないというのは、大学レベルどころか高校初級レベルの知識だと思うのですが。 たとえば物理学者の前野昌弘氏（当然大学院博士過程を修了しているバリバリの物理学者）は、著書『よくわかる初等力学』の中で、「よく間違う人がいるのだが、重力と抗力はつりあいの関係であり、作用反作用の関係では断じてない」と強調されております。 物理学では、「重力」と「重力が原因で起こる力」は厳密に区別されるとも説明されています。 ＞違いますよ？ 何度でも説明を繰り返しますけど、電磁気力の作用は接触面をミクロに見たときの固体同士が反発して互いに入り込まない仕組みです。そういうミクロでの互いの電磁気による反発力の原因は、万有引力（重力）です。 私も同じことを言っていると思います。 何が違うのかよく分かりません。 どこがどう違うのか、私の文章から引用して具体的に指摘してくださると助かります。 ＞地球だけが人体に万有引力を及ぼし、人体が地球に万有引力を及ぼさないと思いますか？ 思いません。 地球が人体に及ぼす引力を作用とすれば、人体が地球に及ぼす引力が反作用ですよね。 抗力は関係ないですよね。 抗力も反作用だとすると、反作用が二つも出てきてしまいますが。
- 中村 拓男（@tknakamuri）
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>つまり、実効的な力が働いているのに静止しているなんてことはあり得ませんよね？ 静止というのが加速度=0も含むならそうなります。 ただ、接触による力がどうなるかは運動方程式を解き、加速度を得た後で決まります。 問題を静力学に限らず、動力学にも目を向けたほうが良いと思います。 そうすれば接触による力と重力の独立性がよりはっきりわかると思います。
お礼
＞静止というのが加速度=0も含むならそうなります。 加速度=0でない静止状態もあるんですか？ 混乱してきました。 静止状態にある物体はすべて加速度０だと思ってるんですが、違うんですか？
>私はこういう本質的な説明って必要だと思いますけどね。 本質は何の関係もないんですよ。抗力の働く面、それは作用・反作用の働く境界面でもありますが、重力に対する抗力について、電磁気力的な説明は余計なものでしかありません。 電磁気力的な説明（実は量子力学的な説明なんですが）は、作用（重力）と反作用（抗力）の間のミクロな仕組み・振舞いの説明でしかないわけです。 電子同士の圧力で、人体と大地は互いにめり込まない、それは境界面電子の反発力（もう電子のフ縮退圧でも可）があるからです。それが互いに反発する力となるのはなぜか。動画の思考実験では人体と地球との間に万有引力があるからです。 境界面に作用・反作用がある、重力に対して抗力がある、境界面に圧力がある。全部、万有引力由来の力です。電磁気力はその万有引力により力を受けた結果のミクロな仕組みで固体同士が互いにめり込まない要因でしかありません。 件の講師は、思考実験モデル内で力の原因となっていないミクロな仕組みに言及するなど、話をあちこちに振り、よくある説明を貶して、そういう話と思って聞く準備のできていない受験生を煙に巻いていますが、多少大学物理を学んだ人からは一喝されるでしょうね。 「ごちゃまぜの話をするな」「まず大枠の話をしろ」 といった感じで。なお、ミクロの話をするならするで、きちんとそこに絞って、かつ充分な話をしなければなりません。それについても件の講師はなっていません。 あれを聞いて分からなかったり、びっくりする人はいるでしょうね。それは当たり前です。普通に話せば分かることを、わざわざ分からなくしているんで。おそらく、それは件の講師自身が現象を理解できていないからだ、と私は踏んでいます。 分かってない人は、よくそういうブラフを使います。自分の話が相手に分からないことが、自分を偉く見せると思っているんでしょうね。割といますよ、そういうタイプ。
お礼
ありがとうございます。 ＞電磁気力的な説明（実は量子力学的な説明なんですが）は、作用（重力）と反作用（抗力）の間のミクロな仕組み・振舞いの説明でしかないわけです。 重力と抗力は作用反作用の関係にはありませんよね？ たしかに、抗力の発生原因は万有引力にあるわけですが、抗力自体は電気力なわけですから、抗力の説明として電気力を持ち出すのは全然問題ないと思うのですが。 ＞あれを聞いて分からなかったり、びっくりする人はいるでしょうね。それは当たり前です。普通に話せば分かることを、わざわざ分からなくしているんで。 この動画には多くの人が高評価を押していますし、学習者にとって分かり易い説明であることは事実なのではないでしょうか。
- 中村 拓男（@tknakamuri）
- ベストアンサー率35% (674/1896)
>まず提示した思考実験について、人体には重力が働き、 >それに対して電気的な反発力（人体の原子核を覆う電子と >大地の原子核を覆う電子の反発力）という説明です。 >物理学は余計なものを持ち込まないのが常道です。 いや、一回はこういうことを聞いておいたほうがよいですよ。 頭が整理されますよ。知ったから混乱するわけでもありません。 「接触」という物理現象の発生原理を把握し、物理ではそういった力を 正面からは扱わず、運動方程式の自由度を減らすという形で逃げて解く、 という考え方を知るとき、「接触」とはどんなものか明確に意識すること が大切だと思います。
お礼
ありがとうございます。 あと、質問が変わりますけど、「静止していれば合力０」は常に言えますよね？ 問題の解き方ということではなく。 つまり、実効的な力が働いているのに静止しているなんてことはあり得ませんよね？
動画を見てきましたが、この講師のセンスの悪さに愕然としました。 まず提示した思考実験について、人体には重力が働き、それに対して電気的な反発力（人体の原子核を覆う電子と大地の原子核を覆う電子の反発力）という説明です。物理学は余計なものを持ち込まないのが常道です。 それを言うなら、大地、つまり地球が万有引力を人体に及ぼしている。これを人体側からいえば、人体が地球に万有引力を及ぼしている。確かにミクロにみた仕組みで、人体が大地をすり抜けるように吸い込まれないのは、電子の反発力です。しかし、講師が示したモデルに持ち込む必要は何も無い。 なぜなら、この問題を解くとして電磁気力の式なんか使いません。。使わないなら、思考実験から排除する。使わないものをゴテゴテ盛り込みたがるのは、物理を数式で解く気がないと言われても仕方ないんですよ。電磁気力の式も使うとしたら、電磁気的な反発で宙に浮いているといった思考実験にするべきです。 次に式を立てたら、垂直だと分かるというセンスの悪さ。水平方向について自明なこと、否、自明にするために人体は垂直に立っていると描いてある。自明なことは省きなさい、と言いたいところですね。垂直に立たせたなら、人体の重心は倒れない範囲にある。そして、垂直ゆえに、重心の高さは考えなくてもよい思考実験にしてある。それでいて、力の方向は斜めかもしれないという。水平方向云々言いたいなら傾けなさい、とも言いたいですね。 これ、高校物理のはずです。大学の物理なら、自明でも掘り下げて、「mg・cos(π/2)＝0だから」と確認することもある（その前に角度θとして一般化するんだけど）。確かにその式はどんな角度でも成り立つ、と証明するためにですね。高校物理はそこまで掘り下げません。加速度aと等加速度だけ扱う。大学物理になって、「加速度は位置の2階微分で、F(t)=md^2x/dt^2だから」（←掛かる力Fも変化する）とやる。そこで初めて、F＝maって物凄い万能の式だと理解するわけなんですけど。 この講師の動画の講義を見る限りでは、私のような下手の横好きの物理ファンから見てすら、大学物理初級レベルか、どうかすると数式抜きの啓蒙書読んで舞い上がっているだけの人間でしかありません。卑怯なことに、その講師、最後にそういうことは気にしなくていいけど、なんて逃げを打っている。多少なりとも知っている人にツッコまれたら、説明に窮するでしょうからね。 そんな講義、いや能書きは気にしなくていいです。上記で互いに万有引力と説明しましたが、地上のものを扱う力学では、それすら不要です。抗力とは何ぞや、みたいな似非哲学的なことも不要です。 地上の物体はすべからく加速度g(=9.8m/s^2)で垂直に引かれる、で充分です。宙にいれば落ちるし（そのときの加速度による力で合力が0になる）、大地や床の上なら接触面が押し返す（その押し返す力で合力が0になる）でいいんですよ。もちろん傾けば倒れて行くけど、そのときは三角関数使って分力に分けて、やはりそれぞれ合力が0になるとすればいいです。
お礼
ありがとうございます。 私はこういう本質的な説明って必要だと思いますけどね。
- hitokotonusi
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理解する気がないならもういいですけど、動画の先生も繰り返し強調しているのは、 ＞ 考え方の道筋としては上記の通りでも、実際には という考え方をしてはいけないということです。この「考え方の道筋」こそが重要なのです。 ここから抜け出さないと、加速度が入ってきたり、物体が複数になったり、剛体の釣り合いなどになってきたときに対応できなくなります。以上です。
お礼
ありがとうございます。 いえ、理解する気がないのではありません。 本当に理解する気のない人間は初めから質問などしません。 理解したいから質問しています。 考え方の道筋が大事なのは分かります。 静止しているということは加速度が０ということだから、それを運動方程式に代入すると、合力が０だということが分かる、ということですよね？ これが考え方の道筋ですよね？ そして、問題が複雑化すればするほど、この考え方の道筋が大切なのも分かります。 最後の質問趣旨は、単に、この考え方の道筋はすべての場合について言えるので、静止しているならその物体に働いている合力は０だと言えますよね？というものです。 つまり、合力が働いている（０以外）のに、静止しているということはあり得ませんよね？ ということです。 問題を解く解かないは関係なく、物理学的事実として、静止しているならば、合力０が言えますよね？というただそれだけの質問です。 もちろん、その合力０を導き出すためには、まず加速度０を運動方程式に代入する必要がある、という考え方の道筋は理解しています。
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お礼
ありがとうございます！