作用・反作用を使ってロケットを飛ばそう!

ロケットの歴史

人類の空への憧れはとても強いです。星はどこにあるのかなど、宇宙は多くの人を魅了していきました。そのため、ロケットの歴史はとても深いです。

最初のロケット(?)として発明されたのは、12世紀の中国で漢民族が火薬で飛ばす兵器として使われたのがはじめとされています。16世紀ごろからは、兵器でははく、宇宙を目指す道具としてドイツなどをはじめとして研究がなされました。

しかし、ロケットが地球の重力を振り切り、宇宙に飛び立つためには、11.2㎞/s(第二宇宙速度)を出さなければいけません。マッハ33、音速の33倍の速さです。

ロケットの飛ばし方の試行錯誤を繰り返しました。最初は銃と同じように、火薬を台で使って玉(ロケット)を飛ばす方法で行いましたが、うまくいきません。そこで、継続的にロケットに力を加える必要があると考えました。

それが、現在のロケットに採用されている、エンジンをロケットにつけた状態で、途中で使い切ったエンジンを切り離す方式です。

エンジンはガスを出して、ロケットはガスを下向きに押しています。この力は下に向かってはたらいていますが、ロケットはその逆の上向きに力を受けます。このことを作用・反作用といいます。

作用・反作用を使うことで、ロケットが宇宙に行くことが可能になりました!今回は作用・反作用について学んでいきます。

ロケットガスを下向きに押しています。この力を作用といいます。これに対して、その逆にガスロケットを押しています。この力は上向きで反作用といいます。これが作用・反作用です。

台車に乗って壁を押すと自分は逆向きに押されることを体感することができます。

すべての力にはその逆にはたらく反作用がはたらきます。この反作用は3つの条件があって

①2つの力の大きさは同じ

②2つの力は逆向き

③2つの力が一直線上にある

です。これは、力のつりあいと同じですよね。次に作用・反作用と力のつりあいの違いについて考えていきましょう。

作用・反作用と力のつりあいの違い

作用・反作用と力のつりあいはとても似ていて混乱しやすいので、2つの違いを理解しておきましょう!

どちらも条件は同じ上の①~③ですが、力を加えている物体と力を受けている物体が違います。

作用・反作用は、を押す力が作用、その逆にを押す力が反作用になります。このように互いに力を及ぼし合っています。

力のつり合いは1つの物体に2つの力が加わって力を受けていないのと同じ状態になることです。なので力はBがAを押す力CがAを押す力がつり合いの力です。

物体を天井から糸でつるした時の力を見て、理解を深めてみましょう。

とにかく、互いに力を及ぼしているなら作用・反作用、同じ物体に2つの力なら力のつり合いです。

作用・反作用は必ず起こります。

上の例では⑤地球が物体を引く力(重力)の反作用がかかれていませんが、何かわかりますか?

正解は⑥物体が地球を引く力が存在しています。

万有引力は物体の質量に比例して大きくなるので、物体が地球を引く力はほとんど意味がないですが、実は存在しています。

まとめ

力を加える時、力を加えた物体は逆向きに反作用を受ける

作用・反作用の力の条件は2つの同じ大きさの力が一直線上逆向きに存在していること

中3物理
スポンサーリンク
プロフィール
ゆうしろ

公立中学校の現役教員です。
専門は生物学で、中学・高校理科の教員免許を持っています。
子供のころ勉強に使っていた学習サイトを自分でも作りたくでトライし始めました!
理科の授業を「何度でもふりかえる」ことが出来るように、知識+思考力がつくサイトにしていきます!

ゆうしろをフォローする
シェアする
理科の授業をふりかえる

コメント