外力と非保存力の違いとは？物理学における基本的な概念を解説

物理学では、力の種類やその性質を理解することが重要です。特に「外力」と「非保存力」という言葉は、力学の基本的な概念に深く関わっています。本記事では、これらの力がどのように異なり、どんな特徴を持つのかについて詳しく解説します。

外力とは何か？

まず、外力とは物体に外部から作用する力のことを指します。例えば、物体を押す、引っ張る、地球の重力のように、物体の運動に影響を与える力です。外力は物体に対して変化を引き起こすため、運動の状態を変えることができます。

実際の例として、ボールを蹴るとき、足からボールに働く力が外力となります。この外力がボールに加わることで、ボールの速度や進行方向が変化します。

非保存力は、物体が移動する際にそのエネルギーを保存しない力のことを指します。例えば摩擦力や空気抵抗などがこれに当たります。非保存力が働くと、物体の運動エネルギーは減少し、そのエネルギーは他の形態（熱など）に変換されます。

摩擦力を例に挙げると、物体が床上を滑るとき、摩擦力が物体の運動を妨げ、運動エネルギーを熱エネルギーに変えるため、物体は次第に減速します。これが非保存力の一例です。

外力は物体の運動を変える力全般を指しますが、その中には保存力と非保存力が含まれます。保存力はエネルギーを保存する性質を持つ力（例：重力や弾性力）であり、非保存力はエネルギーを他の形態に変換する力です。

外力の中で、非保存力は運動エネルギーを保持せず、物体のエネルギーを失わせる特性があります。この違いを理解することは、力学を学ぶ上で非常に重要です。

非保存力は確かに外力の一部です。外力には、保存力と非保存力の両方が含まれますが、非保存力は特にエネルギーを保存しないという特徴を持っています。

例えば、摩擦力は外部から働く力であり、物体の運動エネルギーを熱エネルギーに変換するため、エネルギー保存則には従いません。このように、非保存力も外力に含まれるものの、その特性が異なる点に注意が必要です。

外力と非保存力は物理学において重要な概念ですが、その違いを理解することで、力学をより深く学ぶことができます。外力は物体の運動に影響を与える力で、非保存力はエネルギーを保存しない力であることを押さえておきましょう。