高校物理、作用反作用

質問

図では石はF1と同じだけの力で反対に指を押し返し、同様に、壁は、F2と同じだけの力で石を押し返していますよね?この時、物体が静止しているのはなぜでしょうか?
それぞれの作用反作用が打ち消されるからでしょうか?
また、指を離すと、石は落ちてゆきますが、これは作用反作用で考えるとおかしい気がするのですが、（もちろん日常でありふれているので当たり前だと思えてしまいますがここでは理由を考えさせて下さい）その理由を教えてください。
この石の重さをｍとすると、ｍｇNという力で地球に引かれていますが、同じだけの力で、石は地球を引いていると思うのです。（万有引力）

回答No.4

kamobedanjoh · ベストアンサー

NO.１の方の
「指を離すまでは重力は働かなくって, 指を離すと突然重力が働く」なんてことはありません。
NO.２の方の
「摩擦力が重力より小さくなった瞬間に石は落下を始める」共に正解でしょう。

より詳しく云えば、
F1とその反作用F２は常に釣り合っている。従って石は左右のどちらにも動けない。
一方で重力の作用は、石の重心と地球重力の中心の間で引き合う（落下）力が同時に働いている。
その力をF3とするなら、図の中でT字形の下向きの力が描かれていないことになります。
F2と壁もしくはF1と指の間の摩擦力が一定以下に弱まると、石は落下することになります。
「地球に引かれていますが」は厳密には不正確で、石と地球が引き合っています。
その運動も、厳密には長楕円運動なのですが、石と地球の質量比が余りにも大きいため「落下」と見なされ、直線運動と見なされているだけです。
この関係は、数十年またはそれ以上の長周期で太陽に接近する、彗星の運動に似ています。
落下の現象は、作用・反作用とは無関係です。

回答No.3

ORUKA1951

＞この時、物体が静止しているのはなぜでしょうか?
　よく気がつきましたね。硬いスチールボールで考えて見ましょう。

｜●←
　の場合、横向きの力のつりあいは良いとして、問題なのは上下の釣り合いです。
　しかし、重力も受けているはずですが、それに対しては書かれていません。
　もし横方向の力だけだとすると、支えることはできません。
｜●◎
　　　←とベアリングで押さえつけてみましょう。ボールは落ちてしまいます。
　そのために、壁の摩擦力(押し付けられる力×静止摩擦係数)が壁と指に葉たらしているからです。
　もしボーリングの玉など硬くて、滑りやすく重いボールだったら、上向きに大きな力が要ることが推測できますね。

　では、面白いドアストッパーにスーパーボールがあります。
　⇒ドアストッパー スーパーボール - Google 検索( https://www.google.com/images?hl=ja&q=%83h%83A%83X%83g%83b%83p%81%5B%20%83X%81%5B%83p%81%5B%83%7B%81%5B%83%8B )
　→
└─┘●
//////////
　このときの力のバランスを考察してみてください。

回答No.2

ybnormal

念のために言っておくと、作用反作用の関係にあるのは、指が石を押すF1とその反作用として指にかかるF1,壁が石を押すF2とその反作用として壁にかかるF2で、F1とF2は作用反作用の関係にあるわけではない。F1とF2が等しいため、石は左右には動かない。
さて、なぜ石が重力で落ちないかだが、壁と石が接するところ、あるいは指と石が接するところに摩擦力が働いているため。図では摩擦力は示されていないが、垂直方向の力を考えると、重力が働いているにも関わらず石が落下しないということは、重力とつりあっている上向きの力が働いていなければならないわけで、暗黙に摩擦力が働いていると考えるべきだ。

イメージしにくいかもしれないが、もし石も指も壁も表面が滑らかで摩擦が発生しないのであれば、どれだけ強い力で石を水平方向に押しても石は落下する。

指を離すと石が落ちるのは、いままで石を壁に押し付けていた力がなくなるため、F1およびF2が小さくなり、結果として摩擦力が小さくなる（摩擦力はF1やF2に比例する。したがってF1やF2が小さくなれば、それにしたがって摩擦力も小さくなる）。そして、摩擦力が重力より小さくなった瞬間に石は落下を始める。

回答No.1

Tacosan

まず下から先にやると, 「同じだけの力で、石は地球を引いていると思うのです」は正解. だから「石が落ちる」というのは厳密には「石と地球 (地面)との距離が小さくなる」というべき... だが, 実際に働く加速度を考えれば事実上「地球は動かず石が落ちる」と言って問題ない.

で前に戻ると, 実は石に働く力は F1, F2 だけではありません. 「指を離すまでは重力は働かなくって, 指を離すと突然重力が働く」なんてことはありません.