質問: 物理学の問題 支持点pにバネと重りを吊り下げたとき、支持点pがバネと重りを支えている力はなんですか?反作用か張力か弾性力か抗力かいまいちよくわからないのですが教えていただけませんか?一応理由も教えていただけませんか?
回答: 私も大昔、支持点はオモリの重さを知っていて、その反力を出しているのだろうかと疑問を持ちました。 その後、物理を勉強するようになって、そうではないことが分かりました。 まず、支持点とは言わずに、天井板にオモリ付のバネがぶら下がっていると考えましょう。バネとオモリの重さによって、バネは天井板を下に引っ張ります。その結果、力を受けた天井板はその方向にたわみます。全ての物質は、力を受けると伸びたり縮んだりする性質があって、バネと同様に、力に比例した量だけ変形しています(ゴムやバネは金属より小さな力で変形しやすいという、「程度」の違いだけです)。 とはいっても、いつまでも変形し続けるのではなく、変形することによっ支天井板は、変形量に比例した力で、逆にバネを引っ張ります。その引っ張る力が、オモリ付バネが壁を引っ張る力と同じになると、壁はそれ以上変形しなくなるのです。そのとき、壁の引っ張る力とオモリの引っ張る力が同じになるのです。同じになるまで壁が変形し続けるのです。 もし何かの原因で、壁の引っ張る力とオモリの引っ張る力がちょっと違ったとします(地震があったりとか、風が吹いたとか)。すると、壁はその差がなくなる方向にまた変形して、差をゼロにしようと変形します(別に意思があるわけでなく、より引っ張られれば、より多く変形しているだけです)。その結果、しばらくすると(こういうことが瞬時に起こっているわけではない)、壁の引っ張る力とオモリの引っ張る力がだんだんゼロになっていくのです。 天井の壁も一種のバネで、引っ張られると、その力に応じて引っ張り返すという性質があって、その引っ張り返す力を反力とか抗力と呼んでいるだけです。じゃあ、天井の壁を支えている梁も反力を受けているのかというとその通りです。梁も柱も、家が乗っている地面も全部バネですから、力を受けると、変形量に応じた力で反発してきます。