この記事では、内力と外力とは何かについて説明します。内部力と外部力の定義と、両方のタイプの力の例が見つかります。最後に、外力と内力の違いがわかるようになります。
内力とは何ですか?
内部力は、物体のさまざまな粒子またはシステムの一部が互いに及ぼす力です。言い換えれば、システムの内力は、そのシステム内で作用する力です。
作用反作用原理とも呼ばれるニュートンの第 3 法則により、内部の力は対で等しく、反対になります。したがって、一般に、システム内のすべての内力の合計はゼロに等しくなります。
このため、相互に打ち消し合う 2 つの力が表現されるため、一般に内部力は自由体図では表現されません。
物理学の本によっては、内部力を相互力とも呼ぶことがありますが、これは非常にまれです。
外力とは何ですか?
外力とは、他のシステムによって研究対象の身体またはシステムに加えられる力です。言い換えれば、システムの外力とは、そのシステムの外側で働く力のことです。
内力と同様に、2 つの異なるシステムによって加えられる外力は同じ大きさですが、方向は反対です。
内部の力とは異なり、すべての外部力は自由体図上に表現される必要があります。
さらに、すべての外力の合計がゼロの場合、物体またはシステムは並進平衡状態にあります。
物理学では、次の 2 種類の外力があります。
- 能動的な外力: 身体またはシステムの動きを促進する力。たとえば、地球の重力は物体を惑星の中心に向かって引き寄せようとします。
- 反作用外力: 別の力に反動して発生する力。たとえば、垂直抗力は重力に対抗し、物体を地面に保ちます。
内部力と外部力の例
内力と外力の定義を理解したら、両方のタイプの力の例を見て、その意味をより深く理解します。より正確には、学習体系を何とみなすかに応じて、同じ力が内部または外部とみなされる実際のケースを見ていきます。
人間が物体を保持する例を挙げると、研究したいシステムに応じて外力と内力が変化します。
人と物体によって形成されるシステムを解析したい場合、外力は人の重量 (P 1 )、物体の重量 (P 2 )、および物体が及ぼす垂直抗力 (N 1 ) です。 。前の 2 つの勢力に対抗する人に着地します。この場合、人が物体を保持するために発揮する力は、同じシステムの 2 つの部分間の相互作用であるため、内力であり、したがって表現されるべきではありません。
一方、システムとして物体のみを選択した場合、外力は、物体の重量の力 (P 2 ) と、人が物体を保持するために発揮しなければならない力 (N 2 ) になります。この場合、人はシステムの一部ではないため、物体に加えられる力は外部からの力であり、したがって引かれる必要があります。
内力と外力の違い
説明を締めくくり、概念を明確にするために、以下では内力と外力の違いを強調します。
内力と外力の違いは、それが学習体系に含まれるか否かである。内部力はシステム内の部品または粒子間で発生しますが、外部力はシステムの外部のエージェントによって加えられます。
さらに、内部の力は自由体図で表現すべきではありませんが、すべての外部力はグラフィックで表現する必要があります。
最後に、上の例で見たように、選択したシステムに応じて、同じ力がシステムの内部または外部とみなされる可能性があることに注意してください。