力学中学理科で出てくる
力の単位 ニュートン(N) の意味|基本単位で表すと
次元 [M L T⁻²]
検算のポイント
答えが力なら、右辺の単位は (= ) になっているはず。ならなければ、どこかが間違っています。
このページでわかること
- 力を言葉でどう言い表すか
- その言葉を単位に置き換えると、なぜ N になるのか
- N のいろいろな書き方と、その根拠になる公式
力とは? 言葉で意味をつかむ
力とは 物体の速さや向きを変える働き。質量と、生じる加速度の積で決まる。
言葉の式
力 = 物体の質量 × 生じる加速度
言葉の式に出てくるそれぞれの言葉は、すでに単位がわかっている量です。言葉を単位に置き換えてみましょう。
[力]
ニュートン(N)は、この組み合わせ に付けられた名前です。
1 kg の物体に の加速度を生じさせる力が 1 N。
1 kg の物体に の加速度を生じさせる力が 1 N。
基本単位までたどる
言葉の式に出てきた量も、さらに言葉の式で分解できます。速度 → 加速度 → 力 の順にたどると、すべて基本単位(m・kg・s・A・K・mol・cd)だけで表せます。
N の別の書き方
同じ量でも、使う公式によって単位の見え方が変わります。どれも基本単位にすると一致します。
| 書き方 | 根拠になる公式 |
|---|---|
| 仕事の定義 | |
| 仕事率と速さ | |
| 圧力の定義 | |
| 電場から受ける力 | |
| 電流が磁場から受ける力 | |
| ヤング率(フックの法則の一般形) |
力が出てくる公式
- 運動方程式:
- 力積の定義:
- 力積と運動量の関係:
- 仕事の定義:
- 仕事率と速さ:
- 圧力の定義:
- 力のモーメント:
- フックの法則:
- 表面張力:
- ニュートンの粘性法則:
- ストークスの法則:
- 万有引力の法則:
- 電場から受ける力:
- クーロンの法則:
- ローレンツ力(磁場の部分):
- 電流が磁場から受ける力:
- 単位長さあたりの力:
- 弦を伝わる波の速さ:
- 速さに比例する抵抗力:
- 速さの2乗に比例する抵抗力:
- ヤング率(フックの法則の一般形):
まとめ
- 力とは、物体の速さや向きを変える働き。質量と、生じる加速度の積で決まる。
- 言葉の式 力 = 物体の質量 × 生じる加速度 を単位に置き換えると 。
- 基本単位だけで書くと 。
練習問題:分子と分母を見きわめる
問題文には単位が書いてあります。計算はしなくてかまいません。どの単位が分子(上)に、どの単位が分母(下)に来るかだけを考えて選んでください。
問1力は「物体の質量 × 生じる加速度」で求められます。「物体の質量」[]、「生じる加速度」[] のとき、力の単位はどれ?
答えと解説
正解:B
かける量(物体の質量・生じる加速度)の単位が分子、分母に来る単位はありません。まとめると = = 。
問2力積の定義 を使います。I 「力積」[]、Δt 「時間」[] のとき、力 F の単位はどれ?
答えと解説
正解:C
式を F について解くと 。分子・分母にそれぞれの単位を入れると = 。
問3力 = 物体の質量 × 生じる加速度 です。「力」[]、「生じる加速度」[] のとき、「物体の質量」の単位はどれ?
答えと解説
正解:D
言葉の式を「物体の質量」について解き直すと「物体の質量 = 力 ÷ 生じる加速度」。単位を入れると = = 。