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外力とは？1分でわかる意味、読み方、応力や内力、反力との違い、摩擦力との関係

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外力とは、物体に対して外部から作用する力を意味します。なお、似た用語で反力、内力、応力があります。反力は、外力の１つです。内力は、物体の内部から生じる力です。外力と反力、内力は互いに釣り合います。

今回は、外力の意味、読み方、応力や内力、反力との違い、摩擦力との関係について説明します。※内力と同じ意味に、応力があります。内力、応力の意味は、下記の記事が参考になります。

内力とは？1分でわかる意味、外力、応力との違い、求め方、単位

応力とは？1分でわかる意味と種類、記号、計算法

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外力とは？

外力とは、物体に対して外部から作用する力です。下図をみてください。物体に対して、外から力が作用しています。身近な外力として、人間の力があります。例えば、机を上から押します。これが外力です。

さて、物体Ａ（以降、Ａ）に外力が作用して、そのＡが動かないとき、Ａには外力と逆向きで全く同じ大きさの力が、外力と同じ位置に作用しています。

サッカーボールを蹴ると飛びますよね。これは、「蹴る力」という外力に対して、抑える力が無いからです。

この、外力と反対向きの力（抑える力）を、「反力」といいます。

物体Ａに外力が作用して、Ａがサッカーボールのように動くなら、外力と反対向きの力（反力）は作用していません。

外力と反力は「対（つい）」の関係があります。建築物は、サッカーボールのように簡単に動いては困ります。建築物に外力が作用すれば、どこかに反力が生じています。逆に、反力が生じていれば、どこかに外力が作用しています。

外力をＰ、反力をＲとするとき、物体に作用する外力の合計ΣＰ、反力の合計ΣＲは下式の関係があります。

ΣＰ＝ΣＲ

下図をみてください。前述した図を逆さにしました。外力と反力は、見分けがつかないですよね？見方を変えると、反力は「外力の１つ」だといえます。※反力の意味は、下記の記事が参考になります。

反力ってなに？反力の求め方と支点反力

外力の読み方

外力は「がいりょく」と読みます。外力に関係する用語の読み方を、下記に整理しました。

外力　⇒　がいりょく

反力　⇒　はんりょく

内力　⇒　ないりょく

応力　⇒　おうりょく

外力の種類

構造物に作用する外力を、専門用語で「荷重（かじゅう）」といいます。荷重の種類は色々ありますが、例えば下記の２つがあります。

長期荷重

短期荷重

短期荷重とは、地震、風、雪、衝撃など短期に作用する外力です。建物の自重、人、家具など、長期的に作用する外力を長期荷重といいます。長期荷重と短期荷重の詳細は、下記の記事が参考になります。

長期荷重・短期荷重

また、外力は形状による分類できます。例えば、下図のように集中的に作用する外力を、集中荷重といいます。

分布的に作用する荷重が分布荷重です。

集中荷重と分布荷重の違いが直感的にわかると思います。集中荷重と分布荷重の意味は、下記が参考になります。

等分布荷重とは？集中荷重との違いや使い方について

外力と内力、応力、反力の違い

外力と内力、応力、反力の違いを下記に整理しました。

外力　⇒　物体に対して、外から作用する力

反力　⇒　外力に対して反対向きに生じる力。外力の合計、反力の合計は一致する

内力、応力　⇒　物体に外力が作用するとき、物体の内部に生じる、外力と釣り合う（一致する）力

内力と応力は同じ意味です。建築では、「応力」ということが多いです。内力、応力の意味は、下記が参考になります。

内力とは？1分でわかる意味、外力、応力との違い、求め方、単位

応力とは？1分でわかる意味と種類、記号、計算法

外力と摩擦力の関係

物体を地面の上に置きます。物体をロープで引きずると、抵抗感を感じるでしょう。物体の重さがあるから当然だ、と思うかもしれません。しかし、これは摩擦力の影響です。

試しに、滑らかな氷の上で同じ重さの物体を引っ張ると、案外簡単に引っ張れるでしょう。摩擦力は下式で計算します。

摩擦力＝重量×摩擦係数

重量が大きくても、摩擦係数が０であれば摩擦力は無いです。外力に対して、摩擦力は「反力」の役割があります。摩擦係数の詳細は、下記が参考になります。

すべり係数とは？すべり係数と摩擦係数の違い、すべり耐力とすべり試験

まとめ

今回は外力について説明しました。意味が理解頂けたと思います。外力は、物体に対して外部から作用する力です。建築物に外力が作用するとき、反力も生じます。外力と反力は、必ず一致します。反力の意味も、併せて覚えてくださいね。内力（応力）との違いも理解してください。下記の記事が参考になります。

反力ってなに？反力の求め方と支点反力

応力とは？1分でわかる意味と種類、記号、計算法

内力とは？1分でわかる意味、外力、応力との違い、求め方、単位

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• 2017年12月に当HPが書籍化。
• 「わかる構造力学」
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