コラム

力とは何か?~物理的な力~

力の意味

姿勢や身体の使い方を考えるにあたって、重力や引力、筋力、張力、摩擦力などなど、様々な「力」が出てきます。

こうやって名前を並べられただけでも、なんか拒否反応が起こったりしませんか?

昔、学校で習っていたはずなのですけどね。

ちなみに、僕はもともと理科系の教科は苦手だし、高校の2年生からは完全なる文系人間だったので、最初はちんぷんかんぷんでした。

他にも、「力」という言葉としては、精神力や集中力、持久力といった使い方がされることもあります。

今回は、そもそも「力」とは何なのかについてお伝えしたいと思います。

「力」を調べてみると、


 人や動物にもともと備わっている、自ら動き、または他の物を動かす働き。体力。「筋肉の力」「あらん限りの力を出して戦う」
 物事をするときに助けとなるもの。助力。「先輩を杖とも力とも頼む」「金の力で政界に進出する」
 ききめ。効果。効力。「彼の発言には大いに力がある」「薬の力でせきが止まる」
 学問・技芸などの能力。力量。実力。「国語の力が不足だ」「まだ翻訳の力が足りない」「力のある選手」
 影響力。権力。「親の力で就職する」「力の政治」
 腕力。暴力。「力で事を解決する」「力に訴える」
 気力。迫力。「力のある文章」「力なげに答える」「力が抜ける」
 努力。骨折り。「力を尽くして平和に貢献する」「医師の力で全治した」「力を惜しむ」
 資力。財力。「娘を大学にやる力がない」
10 物体の静止あるいは運動している状態に変化を起こさせたり、物体に変形を生じさせたりする作用。大きさはベクトル量で表され、単位はニュートン。力の働きかたの違いによって、弾性力・摩擦力などに区別される。重力・電気力・磁気力などは場の力とよばれ、原子核の内部の粒子が及ぼし合う核力も場の力の一つ。

goo辞書より

とまあ実に様々な意味があります。

この中で、姿勢や身体の使い方に関わってくるのは10番の意味です。

この10番でいう「力」とは物理の世界での「力」の定義です。

定義づけするなら、物理の世界でいう「力」とは

物体を変形させるはたらきをするもの(原因となるもの)、あるいは、物体の運動の状態を変化させるはたらきをするもの(原因となるもの)をいいます。

なので、前述した、精神力や集中力、持久力といったものは、物理でいう「力」とは異なるものです。

以下、今回の記事でいう「力」は、姿勢や身体の使い方に関わる物理の世界の「力」のことを意味し、その「力」について掘り下げていきます。

物体の運動の状態を変化させるはたらき

まずは、力の、物体の運動の状態を変化させるはたらきから見ていきましょう。

物体の運動の状態を変化させるとはどういうことかというと、物体を動かしたり、動いている物体を止めたり、方向を変えたり、スピードを上げたりすることを意味しています。

その意味から、物体の運動の状態を変化させるを考えるための要素を考えると、

①どこから?

②どれくらいの強さ(大きさ)?

③どの方向に働くのか?

を考える必要があります。

これらを、物理の世界では矢印で表現しています。

①力がどこから働くのかという力の発信源を「作用点」と呼びます。

面で働く力ももちろんあるのですが、表し方としては「点」で表すのが物理学においての習わしみたいです。

②力がどれくらいの強さ(大きさ)なのかは、矢印の長さで表します。

さらに、③力がどの方向に働くかは、矢印の方向によって表します。

これらの①作用点、②力の大きさ、③力の方向は「力の3要素」と呼ばれたりします。

図に矢印のことを()書きでベクトルと書いていますが、

ベクトルとは、向きと大きさを持つ量のことをいい、有向線分つまり矢印で表されます。

ベクトルは、 平面や空間上における力や速度、加速度などを表すのに使われます。

ややこしいですが、力は矢印で3要素を表現していることをつかめれば大丈夫です。

力を表す単位としてはニュートン[N]が使われます。

1[N]は質量1[kg]の物体に1[m/s2]の加速度を生じさせるような力と定義されています。

加速度なんてまたややこしいことが出てきました。

ちょっと脱線かもしれませんが、

加速度とは、単位時間当たりの速度の変化量のことをいい、単位は[m/s2](メートル毎秒毎秒)などが使われます。

速度とは、運動のスピードのことで、 単位時間当たりの変位の変化量のことです。

そして、変位とは、 物体が運動して位置が変わったとき、その位置の変化量のことをいいます。

変位というと、馴染みが薄いかもしれませんが、みちのりとか距離と言われれば、聞き覚えがあるんじゃないですか?

変位は距離のことだと思ってもらったらいいでしょう。

この変位を時間で割ると速度になります。

僕は昔「みそしル」と習った覚えがあって、「み」はみちのり、「そ」は速度、「しル」は「ル」が濁点になって「じ」で時間を表していて、÷と×が入った図を書いていた記憶があります。

速度=変位÷時間で求められ、単位は[m/s](メートル毎秒)といった形で表されます。

例えば、2m/sだったら、1秒の間に2メートル進むことを意味します。

ここでやっと加速度に帰ってこれますね。

加速度が例えば2m/s2 だったら、1秒間に2m/sずつ速度が増すことを表しています。

1Nという力のイメージがなんとなく浮かべてもらえましたかね。

ちなみに、地球の重力の加速度は9.8m/s2です。ということは、1kgの物体にかかる重力という力の大きさは9.8Nということになります。

ここまでが、力の物体の運動の状態を変化させるはたらきについての基礎的な部分です。

ここから、力の種類や、力の合成や力の分解といった話に入っていきます。

仕事やエネルギーなんかの話にも広がります。

そのあたりについては、ブログの他の記事も参照してください。

物体を変形させるはたらき

物体を変形させるはたらきについては、深堀りするとややこしくなるので、詳しくは書けませんが、軽く触れてみます。

身体の使い方と関係する部分であれば、弾性力が大きくかかわってきます。

わかりやすい例でいうと、筋肉は伸び縮みする性質がありますね。

この性質を弾性といいます。

弾性にかかわる力が弾性力で、外力によって伸ばされた物体が元に戻ろうとする力のことをいいます。

つまり、加えられた外力に対する反作用の力です。

弾性力のおもしろいところは、力が目に見ることができるということです。

ばねの伸び縮みとして目にすることができます。

もちろん、筋肉は身体を切り開かない限り無理ですよ。

似たようなものとして、張力もあります。

張力とは、物の内部に生じる引き合う力のことです。

ロープや糸やワイヤーをピンと張った時に引きちぎられないように踏ん張る力ですね。

まさに筋肉にも張力が働きます。

弾性力と張力ってほとんど同じようなイメージで違いが分かりにくいですね。

物理学的には、変形を考えるかどうかになるんでしょう。

弾性は変形から元に戻る力なので、もちろん変形を考えるのに対し、張力は引きちぎられないように踏ん張る力なので、変形を考えません。

ただ、ややこしいので、弾性力は「動きの力」、張力は「支えの力」とイメージしとくといいのではないでしょうか。

「力」について、複雑な計算などはできなくてもいいと思いますが(僕もできません)、力の矢印のイメージができると、身体の使い方を考えるにあたって、確実にプラスになります。

身体の使い方を良くしたいならば、力について理解しておいたほうがいいでしょう。

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僕は、どうすればもっと「楽」になるか、ずっと考えていますが、その中で「良い姿勢」でいるということは決して欠かせないものだと考えています。

なぜなら、姿勢とは365日24時間ずっと関わってくるものだからです。

つまり、もし姿勢が悪くて、一部に負担が多くかかることになれば、24時間365日負担がかかり続けることになるからです。

そうなれば、今すぐ何か起こらなかったとしても、時間が経ってから、時限爆弾が爆発するように、身体に重大な不具合を引き起こす可能性があるからです。

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そこでようやく、姿勢の重要性に気づくことになるのです。

この人のように、多くの人は実際に「痛み」を受けなければ事の重大性に気づきません。

もし、早くから気づいて対処していれば、膝を痛めることもなかったかもしれません。

その対処というのが、「良い姿勢でいること」なのです。

良い姿勢を常に保つのはなんだかしんどそうで「楽」じゃないと思われるかもしれません。

でも、「楽」とは自ら作り出すものであり、何もせずにすませるというのは「楽」ではなく「堕楽(落)」です。

そして、良い姿勢は誰でも目指せるものです。

しかし、それは「良い姿勢」とは何かを理解していなければ目指せません。

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最後まで読んでいただきありがとうございました。

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