物理
高校生
解決済み

垂直抗力の本質は、力を受けた時に少しだけ潰れた物体が元に戻ろうとする力なのだと物理のエッセンスに書いてありました。
変形しない硬い物体である剛体からは理論上、垂直抗力は生まれないということですか?

摩擦力 摩擦 剛体 抗力 垂直抗力

回答

✨ ベストアンサー ✨

_でど さんの説明の方が表現が正確です。
_原子では、中心に原子核があり、周りを電子雲が回っています。
_ですので、物質が接触すると、原子核ではなく、電子雲同士が接触して、電子雲の形が歪みます。
_この歪みを元に戻そう、と、いう力が集合すると、垂直抗力になるのです。
_少しだけ潰れた、と、言うのは、物体ではなく、電子雲の話しに成ります。物体が潰れると表記してしまうと、物質の物性の話しになってしまい、弾性体の話しになってしまい、弾性係数に依って垂直抗力の大きさが変わらないと話しの辻褄が合わなく成ります。
_正し量子力学では、様々な力が混ざって働いているので、(主に)電子雲の歪みを戻す力が、クーロン力に依ってのみ成り立っているのか、ぺんぎん は理解出来ていません。一般相対性理論も6〜7割ぐらいしか理解出来ていません。それに、クーロン力だけで考えているのなら、斥力だけではなく、引力もあるからです。
_そこで、便利な用語があります。量子力学では、あらゆる力は、電磁気相互作用(電磁気力)、強い相互作用(強い力)、弱い相互作用(弱い力)、重力相互作用(重力)、の4つに分類出来るのです。
_ですから、垂直抗力は電磁気力で発生している、と、説明しておけば、先ず、どこからも異論は出ません。

いぐあな

電子雲が歪むというのは、剛体の性質である変形しないに反しないのですか?

ぺんぎん

_剛体の性質である変形しないに反しません。構成粒子の中の話しか、構成粒子同士の相互の結び付きか、の、話しの違いだからです。
_また、電子雲が歪むと、言うのは、もっと変形すると、電子雲の形自体が変わります。
_これは、電磁気的エネルギーやら、熱エネルギーやら、を、与える事で発生します。
_物質に依っては、光をあてるだけで発生します。
_電子雲の軌道自体が変わってした状態を化学では励起状態と言います。

ぺんぎん

_ミクロ(ここでは、μmレベルの大きさと言う意味ではなく、超微視的と言う意味)とマクロとでは、物の世界は全く違って来ます。
_ミクロの世界では、粒子の位置が確定しない、とか、シュレディンガーの猫の話しとか、を、聞いた事がある、と、思います。
_また、超ひも理論では、この世の中は、(時間軸を含めて)疑似11次元であることが、量子物理学の主流の考え方ですが、これは、ミクロの世界になって始めてその次元が現れるのであって、力学を含めたマクロの物理学では、物体の位置は必ず観測出来るし、(時間軸を含めて)疑似4次元で考えていますよね?
_電子雲が歪むのは、ミクロの世界で、物質が歪むのは、マクロの世界なのです。

いぐあな

とても分かりやすい説明ありがとうございました!
スッキリしました!!!

ぺんぎん

【訂正】
_「正し量子力学では、」:誤→「但し量子力学では、」:正。誤変換です。

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回答

私が習ったのは、垂直抗力とは二物体間のクーロン力の和であるというものでした。
物体表面にある分子と、ぶつかるものの表面にある分子が近づき、それにより反発力が得られるという説明です。(というか、そこで分子はたくさんあるわけですから、何重にも複雑に力が働いており、それの合計が垂直抗力です)
実際、少しだけつぶれたものが元に戻ろうとする力は内部エネルギーが関係していると思うので、反作用の力としての垂直抗力ではないのではないでしょうか。

でど

垂直抗力は剛体でも生まれます。

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