実験で楽しくなる力学教室

	接触していてはたらく力の代表として、垂直抗力があるんだ。

	垂直抗力……ですか？

	例えばまず、トランポリンの上に人が立っている様子を考えてみよう。

	トランポリンは凹むと、元の平らな状態に戻ろうとする力が起こるよね。

	はい。

	人がトランポリンを押す力と、トランポリンが人を押す力は作用反作用の関係にあるね。 そして人が止まっているということは、トランポリンが人を押す力は、人にかかる重力とつりあっている。

	でも、トランポリンは凹んだ状態になってつりあってるよね。 人が乗っても、トランポリンが平らなままではつりあわないのは何でですか？

	トランポリンには力、つまりは人の体重がかかっているんだけれど、 はじめのほう(1-2. 「力」って何？)でやった『物体は力を受けると変形する』という性質がある、というの覚えているかな？

	えーと……。

	消しゴムを押してみるのを例に挙げたように、物体は力を受けると変形する。 粘土のように変形したままの形になってしまうこともあるけれど、元に戻ろうともする物体も多いよね。

	その一つがトランポリンという訳ですね……。

	『変形したらもとに戻ろうとする』という性質を『弾性』というんだ。 トランポリンや消しゴム、ゴムボールなんかが分かりやすいね。 そして元に戻ろうとして引っ張ったり押したりする力のことを『弾性力』というんだ。

	つまりは、『粘土は弾性が小さい』ということだね。 逆に、『トランポリンは弾性が大きい』。だから、へこませた分だけ押し返してくるんだ。

	それでは、机に物体を置いた時はどうだろう？ 物体には重力が働いているのに、物体は落ちていかない。重力とつりあっている力があるからだよね？

	机が物体を支えているんですね。

	そのとおりなんだ。その机から物体に働く、机の面に垂直な力を垂直抗力と呼んでいる。

	机が物体を押すなんて信じられない、という人はさっきのトランポリンを思い出してほしい。 実は机も、他の物体も、小さな小さな粒子が引っ張り合って、一緒になることで形作られている。 物体の硬さはその粒子の結びつきの強さによるものなんだ。 外から力が加わると、その小さな粒子が引き合ってできている面は、ほんとに少しだけたわむはずだよね。

	粒子があまりにも小さすぎるから肉眼では見えない。だから凹んでいるように見えないんですね。

	そういうこと。イメージを図にするとこんな感じかな。 どんなに硬い、つまり粒子の結びつきの強い物体でも、表面をものすごく拡大してみると、 まるでトランポリンと同じかのように、押した部分はわずかに凹んでいて、その分、元の平らに戻ろうと逆に押し返しているんだよ。

	他にも……例えば、壁を手で押してみよう。この時、手が壁を押す反作用で、壁も手を垂直に押しているね。 だから手は止まったまま。このときも手が壁から受ける力を垂直抗力と呼ぶんだ。

	壁を殴ったら痛いのはこのせいなのでしょうか？

	そうだね。

	垂直抗力の量記号はNを使うことが多いかな。N[N]（エヌ[ニュートン]）となるけど、怒らないでね。 そして物体が面に及ぼす力をFとすると、N＝－Fが成り立つね。

	ということは、壁を殴ったときも、手は壁から殴った力の分だけ、反作用として力を受けるということだね。

	じゃあ、殴っただけ自分が痛むだけなんだぁ……。

	……骨折した人、数名知ってるから気をつけてね。