【高校入試理科】力と圧力を10分で完全攻略！質量と重さの違い＆計算は「比」で解け

みんな、勉強お疲れ様！
合格屋マックスのブログへようこそ。

今日は、多くの中学生が
「圧力の計算、公式が覚えられない！」
「㎠ を ㎡  に直すときにゼロの数を間違える！」
と頭を抱える単元――『力と圧力』を攻略するよ。

不安かもしれないけど、大丈夫。
実は、前回の「音」でやった「比の魔法」を使えば、圧力の計算も、単位の変換も、公式なしで全部解けるんだ！

今回も、
理科が苦手な中3男子 ゆうと 👦
理科クイーン あかり 👩
と一緒に、伝説の解法「マックス流」で力の世界を制覇しよう！

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第1部：【力・質量・圧力】公式なしで完全攻略！

1. 「重さ」と「質量」は別物！？月へ行ったらどうなる？

ゆうと 👦
「あかりー、聞いてくれよ。
『月に行ったらダイエット成功！』って言ったら先生に怒られたんだよ。
体重軽くなるから合ってるじゃんか！」

あかり 👩
「あはは、それは理科的には半分正解で、半分間違いね。
ゆうと、『重さ』と『質量』の違い、ちゃんと説明できる？」

ゆうと 👦
「え？ どっちも体重計の数字だろ？」

あかり 👩
「ブッブー！ 全然違うの！
ここ、入試で超狙われるから【マックス流・区別法】で覚えて！」

⚡ マックス流 「重さ vs 質量」

質量（単位：g, kg） ＝ 「中身の量」
　場所がどこでも絶対変わらない！
　月に行っても、ゆうとの体（肉）が消えてなくなるわけじゃないでしょ？ だから質量はそのまま。

重さ（単位：N ニュートン） ＝ 「引っ張られる力」
　場所によって変わる！
　月は引力が弱いから、地球の 約1/6 になる。

ゆうと 👦
「なるほど！
『質量』は『自分の中身（肉）』だから変わらない。
『重さ』は『引っ張られるパワー』だから場所で変わる。
こういうことか！」

あかり 👩
「その通り！
ちなみに力の単位 1N（ニュートン） は、100gの物体にかかる重力とほぼ同じ。これも常識よ！」

2. 目に見えない力！「垂直抗力」と「摩擦力」

ゆうと 👦
「力の種類も多すぎなんだよな。
机に置いてある本にも力が働いてるって言うけど、動いてないじゃん」

あかり 👩
「動いてないのは、力が働いていないんじゃなくて、『つり合っている』からなの。
これを『2力のつり合い』って言うのよ」

ゆうと 👦
「つり合い？」

あかり 👩
「そう。本は重力で下に落ちようとしてるけど、机が『頑張って』って押し返してるの。
この押し返す力を『垂直抗力（すいちょくこうりょく）』って言うんだよ」

【2力のつり合い条件】① 一直線上にある② 向きが反対③ 大きさが等しい

ゆうと 👦
「なるほど。
重力（下向き）＝ 垂直抗力（上向き）
だから動かないのか！ 綱引きで勝負がつかない状態だな」

あかり 👩
「あと、動かそうとしても邪魔してくる力があるでしょ？ あれが『摩擦力（まさつりょく）』。
ザラザラした地面だと動きにくいのは、摩擦力が大きいからね」

3. 圧力の計算！公式は捨てる「比の魔法」

ゆうと 👦
「ここまではいいんだよ。問題はこれだ……圧力（パスカル）！

N÷\( \text{m}^2 \)  だっけ？　\( \text{m}^2 \)÷N　 だっけ？
どっちで割るか分かんなくなるし、単位変換でミスるんだよ！」

あかり 👩
「ゆうと、まだ公式でやってるの？
圧力も、音の計算と同じで『比』を使えば、割り算の順序で迷うことはなくなるよ！」

① まずは敵を知る！「パスカル」の意味

あかり 👩
「そもそも 1Pa（パスカル） ってどういう意味か知ってる？」

ゆうと 👦
「えっと、圧力の単位……？」

あかり 👩
「もっと具体的に理解して。
　『1㎡の広いマットの上に、何N（ニュートン）乗っかっているか？』
これがパスカルの正体！」

圧力 (Pa) ＝1 \( \text{m}^2 \)   あたりの力 (N)

あかり 👩
「だから、公式なんて覚えなくても、こう並べればいいの」

　今の面積(\( \text{m}^2 \)）： 今の力(N) ＝  1\( \text{m}^2 \)：求めたい力(N)
　この x は「1m²あたりの力」＝ 圧力(Pa)

ゆうと 👦
「あ！ 『音』の時と同じだ！
『今の状態』と『基準（1㎡）』を比で並べるだけか！」

あかり 👩
「そう。でもその前に、最大のボスがいるわよね。
『㎠から㎡への変換』よ」

② 単位変換も「比」で解決！

ゆうと 👦
「そう！ 250㎠が何㎡か、いつもゼロの数を間違えるんだよ！」

あかり 👩
「これも暗記じゃなくて図でイメージして。
　1m＝100cm だよね。だから、
　1㎡というのは、100cm×100cm の広さってことだよ」

ゆうと 👦
「なるほど、つまり……
　100cm×100cm＝10000㎠　 でいいのか」

あかり 👩
「正解！ これが『単位変換の絶対ルール』よ」

1㎡＝100cm×100cm＝10000㎠

あかり 👩
「問題で  250\( \text{cm}^2 \)って出たら、こう並べるだけ！」

　　 1\( \text{m}^2 \) : 10000\( \text{cm}^2 \) ＝ ｘ\( \text{m}^2 \)：250\( \text{cm}^2 \) ゆうと 👦
「うわ、これならできる！　
　　10000x=250
　　x=0.025　　　　0.025\( \text{m}^2 \)だ！」

③ いざ実践！ 圧力の計算

【例題に挑戦】
面積 250㎠ の板に、2Nの力がかかっている時の圧力は？

あかり 👩
「まず面積 250㎠を、㎡にかえるよ。

あかり 👩
　　まず面積250\( \text{cm}^2 \)を、\( \text{m}^2 \)にかえるよ。
　　　 1\( \text{m}^2 \) : 10000\( \text{cm}^2 \) ＝ ｘ\( \text{m}^2 \)：250\( \text{cm}^2 \)　だから、
　　　　10000ｘ＝250
　　　　　ｘ＝0.025\( \text{m}^2 \) だね」 ゆうと 👦
　　　『0.025m² の上に 2N 乗っている』から、
　　　圧力は『1m² の上には何N 乗っている？』 って考えればいいんだよね。
　　　0.025\( \text{m}^2 \) : 2N ＝ 1\( \text{m}^2 \)：ｘN　」

あかり 👩
　　　「そう！ 最後は内側と外側を掛けるだけ！」
　　　0.025ｘ＝2
　　　ｘ＝80N　　1\( \text{m}^2 \)あたり80Nだから、これが圧力。　答え：80Pa」

あかり 👩
「完璧！
公式で『どっちで割るんだっけ？』って悩むより、『比』で並べたほうが確実でしょ？」

ゆうと 👦
「これ最強だわ！ 意味が分かってるから迷わない！」

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第2部：先生から「ここだけは押さえろ！」マックス流・最強まとめ

ストーリーで「比の威力」は分かったな？
ここからは、テストで点を取るための「手順」をまとめるぞ。
スクショして、計算問題が出たらこの通りに手を動かせ！

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第3部：引っかかり厳禁！○×チェック

入試によく出る「ひっかけ問題」だ。
タップして正解を確認しよう！

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第4部：入試レベル！確認問題にチャレンジ

さあ、最後は計算の実践だ！
マックス流の「比」を使えば、このレベルの問題も絶対に間違えない。

最後に先生から

お疲れ様！
力と圧力の単元、「比」を使えば怖くないだろ？

単位変換 ＝ 1:10000
圧力計算 ＝ 面積:力=1:Pa

この「型」さえ持っておけば、入試でどんな数字が出ても、君だけは涼しい顔で正解できる。
割り算の順序で悩む時間は、もう終わりだ！