物理学における31種類の力とその特性 - 物理的 - 2025

感覚、大きさまたは強さ、適用および方向に応じて、さまざまな種類の力があります。力とは、体が動いているか静止しているかに関係なく、体の状態を変更する能力を持つエージェントです。

力は、ボディの変形を引き起こす要素にもなります。物理学の分野では、要素間の線形運動量交換の強度を測定するベクトル量として定義できます。力を測定するには、その単位と値を知る必要がありますが、加えられる場所と方向も知っている必要があります。

力をグラフィカルに表すために、ベクトルを選択できます。しかし、これには4つの基本要素が必要です。それは、感覚、適用のポイント、大きさまたは強度、および作用線または方向です。

物理学における力の種類

いくつかのタイプの力があり、いくつかは自然の基本的な力と呼ばれ、他の多くはこれらの基本的な相互作用の表現です。

-基本的な力

重力

ニュートンの振り子は、重力の概念を理解するのに役立ちます。

これは、特に最初に研究された力の1つであるため、最もよく知られている力の1つです。2体の間に発生する引力です。

実際、体の重さは、地球の引力が体に及ぼす作用によるものです。重力は両方のボディの距離と質量の両方によって条件付けられます。

万有引力の法則はアイザックニュートンによって発見され、1686年に出版されました。重力は、人体が地球に落ちることを可能にするものです。そしてそれはまた、宇宙で観察される動きの原因でもあります。

つまり、月が地球を周回している、または惑星が太陽を周回しているという事実は、重力の産物です。

電磁力

2番目の日常的な力は、電気的および磁気的な力を含む電磁相互作用です。これは、帯電している2つの物体に影響を与える力です。

それは重力よりも強い強度で生成され、分子と原子の化学的および物理的修飾を可能にする力でもあります。

電磁力は2つのタイプに分けることができます。静止している2つの荷電粒子間の力は、静電力と呼ばれます。常に魅力的な力である重力とは異なり、この力は反発性と魅力性の両方を持ちます。しかし、動いている2つの粒子の間に力が発生すると、磁力と呼ばれる別の力が重なります。

強い核相互作用

これは、存在する最も強力なタイプの相互作用であり、原子核のコンポーネントをまとめる役割を果たします。2つの核子、中性子または陽子の間で同じように作用し、範囲は狭いですが、電磁力よりも強力です。

陽子間に存在する電気力は、陽子を互いに反発させますが、核粒子間に存在する大きな重力は、核の安定性を維持するためにこの反発力を打ち消すことを可能にします。

弱い核相互作用

弱い力として知られている、これは中性子のベータ崩壊を可能にする相互作用のタイプです。その範囲は非常に短いため、コアスケールでのみ関連します。それは強いものよりも弱い力ですが、重力より強いです。このタイプの力は、魅力的で反発的な効果を引き起こすだけでなく、プロセスに関与する粒子に変化をもたらす可能性があります。

-派生部隊

主力の分類を超えて、力は2つの重要なカテゴリーに分類することもできます：距離力と接触力です。1つ目は、関係する身体の表面がこすらない場合です。

これは重力と電磁力の場合です。2つ目は、椅子が押されたときのように物理的に相互作用する身体間の直接接触です。

接触力はこのタイプの力です。

通常の強度

通常の力は、テーブル上に置かれた砂時計にテーブルが及ぼす力です。

これは、サポートされているオブジェクトにサーフェスが及ぼす力です。この場合、体の大きさと方向は、体が置かれている体とは反対の方向に作用します。そして力は垂直にそして表面から外に働きます。

これは、たとえば、本をテーブルに立てかけるときに見る力です。物体は表面に静止しており、この相互作用では、重量と接触力のみが作用します。

加えられた力

ペナルティキック時、ボールに加えられた力が加えられている

この場合、それは物体または人間が別の物体または別の人間であっても、別の体に伝達する力です。適用された力は常に身体に直接作用します。つまり、直接接触が常に発生します。これは、ボールを蹴ったり、箱を押したりするときに使用されるタイプの力です。

弾性力

ばねは弾性ポテンシャルエネルギーを持つオブジェクトです。

これは、圧縮または伸ばされたばねが慣性の状態に戻ろうとするときに発生するタイプの力です。これらの種類のオブジェクトは平衡状態に戻るように作られ、これを達成する唯一の方法は力によるものです。

このタイプのオブジェクトはポテンシャルと呼ばれるエネルギーを蓄えるため、動きが発生します。そして、それを元の状態に戻す力を及ぼすのはこれです。

磁力

磁石は、特定の金属に触れる必要なしにそれらを引き付けることができる磁力を放出します。

これは、電磁力から直接発生するタイプの力です。この力は、電荷が動いているときに発生します。磁力は粒子の速度に依存し、それらが作用する荷電粒子の速度に対して法線方向を持っています。

これは、磁石だけでなく電流にもリンクされている力の一種です。２体以上の体に引力を発生させるのが特徴です。

磁石の場合、南端と北端があり、それぞれが別の磁石で反対側の端を引き付けます。これは、極が互いに反発する一方で、反対が引き合うことを意味します。このタイプの引力は、一部の金属でも発生します。

電気力

風船を髪の毛でこすると、体をひきつける性質を獲得します。だからこそ、この子猫はそれを取り除くことができません。

これは、2つ以上の電荷の間に発生する力のタイプであり、これらの強度は、電荷間の距離とそれらの値に直接依存します。

磁極が等しい場合のように、同じ符号の電荷は互いに反発します。しかし、異なる兆候を持つものは互いに引き付けられます。この場合、体が互いにどれだけ近いかに応じて、力はより強くなります。

摩擦力または摩擦力

これは、物体が表面上を滑る、または滑ろうとするときに発生する力のタイプです。摩擦力が運動を助けることは決してありません。

それは基本的に、受けた方向に関係なく、体の動きを遅くしたり妨げたりしようとする受動的な力です。

摩擦力には、動的と静的の2つのタイプがあります。

動摩擦力

アイススケートは動摩擦を生み出す

1つは、相互作用する2つの物体の運動が均一になるために必要な力です。これが体の動きに対抗する力です。

静摩擦力

2番目の静的力は、体を動かすのに必要な最小の力を確立する力です。この力は、運動にかかわる2つの物体が接触する表面と等しくなければなりません。

摩擦力は日常生活において基本的な役割を果たしています。静摩擦に関しては、人間が歩くのと同じように歩くことができ、鉛筆を握る動作もできるので、非常に便利な力です。

この力がなければ、今日知られているような車輪付き輸送は存在しません。動摩擦は、動いている物体を停止できる力であるため、同じ重要性があります。

張力

これは、ロープ、ワイヤー、スプリング、またはケーブルが身体に結び付けられてから引っ張られる、または強く引っ張られるときに発生するタイプの力です。この相互作用は、結び付けられたオブジェクトと平行に発生し、反対方向に離れます。

この場合、張力の値は、力が加えられた瞬間にロープ、ばね、ケーブルなどが持っている張力と同じです。

空力抵抗力

このタイプの力は、空気中を移動しているときに身体に加えられる力であるため、空気抵抗とも呼ばれます。空気力学的抗力が反対を生み出し、身体が空中で前進するのを妨げられます。

これは、オブジェクトが耐える抵抗が常に体の速度とは逆方向であることを意味します。いずれにせよ、このタイプの力は、大きなボディや高速で動く場合にのみ知覚できます-またはより明確に知覚されます。つまり、オブジェクトの速度とサイズが低いほど、空気に対する抵抗が低くなります。

押し上げる

これは、体が水やその他の液体に浸されたときに発生する力です。この場合、体ははるかに軽いように見えます。

これは、オブジェクトを水没させるときに2つの力が同時に作用するためです。あなたを押し下げるあなた自身の体の重さと、あなたを下から押し上げる別の力。

この力が発生すると、浮体が水の一部を移動させるため、含まれている液体のレベルが上がります。一方、体が浮くことができるかどうかを知るためには、その比重が何であるかを知る必要があります。

これを決定するには、重量を体積で割る必要があります。重量が推力よりも大きい場合、ボディは沈みますが、それよりも小さい場合は、フロートします。

拘束力

アクションがパーティクルに及ぼす合成力を決定する場合は、バインディングのような別のタイプの力を分析する必要があります。重要なポイントは、その動きを制限する物理的な問題があるときにリンクされていると言われます。

合字と呼ばれるのは、これらの物理的な制限です。このタイプの力は動きを生み出しません。むしろ、その機能は合字と互換性がないアクティブな力によって生成される動きを防ぐことです。

分子力

このタイプの力には、最初の4つの基本的な力のような基本的な特徴はなく、それらから派生したものでもありません。しかし、それは量子力学にとって依然として重要です。

その名前が示すように、分子力は分子間で作用する力です。これらは、核とある分子の電子と別の分子の電子との間の電磁相互作用の現れです。

慣性力

粒子に作用する原因となる体を特定できる力は、実際の力として知られています。しかし、これらの力の加速度を計算するには、不活性でなければならない参照要素が必要です。

その場合、慣性力は、特定の物体が加速度を受けたときに質量に作用する力です。このタイプの力は、加速された参照フレームでのみ観測できます。

このタイプの力は、ロケットが離陸したときに宇宙飛行士が座席にくっついてしまうものです。この力は、衝突時に人を車のフロントガラスに向けて投げる原因にもなります。慣性力は同じ方向ですが、質量が受ける加速度とは逆の方向です。

-特定のパラメータによる力のタイプ

ボリュームの

磁力や重力など、特定の物体のすべての粒子に作用する力。

表面の

彼らは体の表面にのみ作用します。それらは、分散型（ビームの重量）と定時型（プーリーを吊るす場合）に分けられます。

連絡先

力を及ぼす体が直接接触します。たとえば、家具を押す機械。

距離から

力を加える体は接触しません。それらは重力、核、磁力、電気力です。

静的

雪の重さや家のように、力の方向と強さはほとんど変化しません。

ダイナミクス

物体に作用する力は、衝撃や地震のように急速に変化します。

バランスのとれた

方向が反対の力。たとえば、同じ重量で同じ速度で移動する2台の車が衝突した場合です。

アンバランス

たとえば、トラックが小型車と衝突した場合です。トラックの力が大きいため、アンバランスです。

修繕

それらは常に存在する力です。たとえば、建物またはボディの重量。

変数

風のように現れたり消えたりする力。

アクションの

別のオブジェクトを移動または変更するオブジェクトによって加えられる力。たとえば、壁にぶつかった人。

反応

力が加えられた物体は反力を及ぼします。たとえば、壁にぶつかると、反力が作用します。

参考文献

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