ばねばかりで力を測り矢印へ表そう

このレッスンの役割

前のレッスンでは、力に作用点・向き・大きさが必要だと学びました。ここでは、そのうち「大きさ」をばねばかりで測り、三つの情報を一つの矢印へ変える手順を身につけます。

ゴールは、測定値を読むだけでなく、誰が見ても同じ力を再現できる力の図を描くことです。

知る・理解する

ばねばかりは、力の大きさをニュートンという単位で測る道具です。記号は N と書きます。目盛りが g や kg ではないことを最初に確かめます。

測定は次の順番で行います。

1. 何もつけていないときに指針が 0 N を示すか確認する。
2. 一目盛りが何 N か確かめる。
3. ばねばかりを、測りたい力と同じ向きに持つ。
4. 急に引かず、一定の速さでゆっくり引く。
5. 目盛りを正面から読み、単位 N をつけて記録する。

矢印へ表す前に尺度を決めます。たとえば「1 cm を 1 N とする」なら、2 N の力は 2 cm の長さです。矢印は、力が働く作用点から、力の向きへ描きます。

具体例で使う

箱につけた糸を、ばねばかりで右へ引いたところ 3 N でした。尺度を「1 cm = 1 N」とします。

• 作用点：糸が箱についている場所
• 向き：右
• 大きさ：3 N
• 作図：作用点を始点に、右向きへ3 cmの矢印

尺度が「1 cm = 2 N」なら、同じ3 Nでも矢印は1.5 cmです。力が変わったのではなく、図の表し方が変わっただけです。図には必ず尺度を書き添えましょう。

誤答を直して次の学びへつなげる

ばねばかりを斜めに持ちながら、水平な力を測ったつもりになる誤りがあります。ばねばかりの向きは、測りたい力の向きにそろえます。

また、3 Nを3 gと書き換えてはいけません。ばねばかりが測るのは力で、単位は N です。gやkgは質量の単位であり、次のレッスンで重さとの違いを整理します。

実験では測定範囲を超える力を加えず、急に引かないようにします。安全で安定した測定が、正しい図につながります。

自分で確かめよう

クイズと理解チェックは、アプリで挑戦できます。