運動の第二法則と第三法則について

質問

机の上の置かれた質量Mの物体を手で力Fで押すと、物体には加速度aが生じて、物体は手で押された方向に動くと思います。運動の第二法則により、加速度はF/Mになります。ここで疑問が生じたのですが、物体Mを力Fで押したとき、作用反作用の法則で物体からは-Fの力が作用するので、手は-F/Mの加速度で動くはずですが、実際には物体Mと同じ加速度F/Mで動くと思います。なぜでしょうか？

回答No.3

hiro_1116 · ベストアンサー

No.1です。　お礼欄での追加質問を拝見しました。

それを知りたければ「手」についての運動方程式を考えてみれば良いです。
「手」は「腕」から押されているというモデルを考えると良いかもしれません。

お礼

ありがとうございます。実際に運動方程式を立てると納得できました。ありがとうございました！！

回答No.5

QCD2001

＞実際には物体Mと同じ加速度F/Mで動くと思います。

手が物体Mと同じ加速度F/Mで動く、というようなことはあり得ないと思ったのですが、よくよく考えてみると、勘違いがあるようです。

机の上に置かれた質量Ｍの物体を手で力Ｆで押したとき、加速度はF/Mになりません。
なぜなら、机と物体との間には摩擦力が働くからです。
論より証拠。机の上に何か物体を置き、これを手で一定の力で押してみてください。
手で一定の力で押すとき、手は一定の速度で動き、これに伴って物体も一定の速度で、ということは加速度ゼロで動いていることになります。
実際に試してくださいね。

物体に机からの摩擦力が運動方向と逆方向に加わる結果、手で押されたときの物体の運動は速やかに減少して止まってしまいます。そこを手でさらに力を加えます。すると物体は動きますが摩擦ですぐに静止し、さらに手で力を加えて物体を動かすと、摩擦で止まり、さらに手で力を加えて・・・

ということが連続するので、物体と手が同じ動きをすることになります。
止まっては手で動かし、止まっては手で動かし、を繰り返しているのです。

回答No.4

kichi8000

時間の二乗を考えに入れてください。

物体に力を加える（距離）ことと、加え続ける（時間）ことは計算が違います。

回答No.2

tetsumyi

加速度の実験をする場合は手で押してはいけません。
摩擦を最小にして、一定の力を加えることができる様に糸に付けた錘で力を加えるようにする等の工夫が必要です。
https://www.hyogo-c.ed.jp/~rikagaku/jjmanual/jikken/butu/butu05.htm
いつでも物理の実験をする場合は知りたい物理量だけを測定できるように充分検討してから行います。
例えば重さが違う鉄球と木の球が同じ速さで落ちることを実験する場合は、同じ直径にして空気の摩擦が等しくなるように工夫します。

お礼

ご回答ありがとうございます。ただ私の質問はそうではなく、「手で押す力が一定だと仮定した場合の物体と手の運動の理論的解釈」となります。よろしくお願いします。

回答No.1

hiro_1116

「手」には物体から働く押し戻そうとする力（反作用）以外にも身体から働く（表現が変ですが）もっと大きな押す方向の力が働いているからです。

お礼

その大きな力が手に働いているから手に伝わったその大きな力は物体にも作用するのではないでしょうか？ちなみに、そのもっと大きな力とは何ですか？その大きさは理論的にどのようにして導けるのでしょうか？