- ベストアンサー
力のベクトル分解
くだらない質問になりますが、よければアドバイスをください。 添付した図のように 三角台に物体を乗せます。 すると、三角台から抵抗力を受けます(その他の力は今は関係無いので省きます)。 ここから、運動方程式であったり釣り合いの式などを立てて問題を解いていく際、 力のベクトルはもちろん水平、鉛直方向などに分けますよね。 ここで質問です。 下図を見ていただければわかると思いますが、自分は補助線などを引かないと、どうもθの位置がハッキリしないのです。 (重力mgを分解するときは、"三角台のθ=0にしたらmgになるから、これはmgconθだな。"と判断しています。) しかし、垂直抗力に関しては、素早く分解できません。 みなさんはどのようにしてθを判断していますか。 何かアドバイスをいただけるとありがたいです。
- lover0
- お礼率93% (97/104)
- 物理学
- 回答数1
- ありがとう数1
- みんなの回答 (1)
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
明らかにsinθかcosθをかける、とわかっている場合は、斜面の角度を変えた時の変化の仕方を考えればよいでしょう。 垂直抗力の水平成分は斜面が水平なとき(θ=0)に0となり、角度を大きくしていくとだんだん大きくなります。これはsinです。 垂直抗力の鉛直方向成分は斜面が水平なとき重力と等しくなり、角度を大きくしていくとだんだん小さくなります。これはcosです。 実際にわかりやすい角度でかくのもよいでしょう。30°位の斜面が考えやすいでしょう。(間違って45°にしないように。sinとcosの値が同じになります)
関連するQ&A
- 力学の力の分解、つりあいに関する質問です。
図のような質点が斜面上を水平な円運動をしながら、転がっているという問題です。 このとき、球にはたらく重力を考慮して円運動の向心力Fを求める際に、答えはF=mg tanθ となるのですが、私は斜面にかかる重力を分解して斜面に対しての垂直抗力N=mg cosθを求め、その垂直抗力をさらに分解して水平方向の力F=N cos(90°-θ)=mg sinθcosθとして求めました。 私的には順を追って分解したのであっているつもりなのですが、自分では間違いに気づけなかったので、この回答の間違いを教えてください。
- ベストアンサー
- 物理学
- 斜面上での力のつりあいに関する問題が分からなくて困っています
問題はこれです 傾きが30°のなめらかな斜面上に、重力の大きさが6.0Nの物体をのせ、水平方向から力を加えて静止させた。 物体が斜面から受ける力の大きさはいくらか という問題です。 重力の大きさが6.0Nということの意味がわかりません。 質量(m)と重力(g)がわかっていれば垂直抗力(N)はN=mgなのでわかるのですが・・・ 回答お願いいたします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 斜面上での力のつりあいに関する問題が分からなくて困っています
問題はこれです 傾きが30°のなめらかな斜面上に、重力の大きさが6.0Nの物体をのせ、水平方向から力を加えて静止させた。 物体が斜面から受ける力の大きさはいくらか という問題です。 重力の大きさが6.0Nということの意味がわかりません。 質量(m)と重力(g)がわかっていれば垂直抗力(N)はN=mg×cos30°なのでわかるのですが・・・ 回答お願いいたします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 垂直抗力&相似について
例えば水平な板状に質量mの物体が置いてあり静止していたとすると、鉛直方向では床から物体に及ぼす力である垂直抗力と、地球が物体を引く力である重力が働いてますよね。ここで力のつり合いを考えたとき鉛直方向はN=mgと書けますが 作用反作用を考えると、重力の反作用は物体が地球を引く力で、いわば地球内部で働く力なので式に表れないのは何となく分かります では垂直抗力の反作用、つまり物体が板を押す力はなぜ式に書かないのでしょうか?N=mg+(物体が板を押す力)という風に書けるような気がするのですが・・・。 と、書いてて思ったのですが、もしかすると注目物体が板かその上の物体かの違いということでしょうか?(垂直抗力の反作用は板に働いてる力なので質量mの物体のつり合いとは関係ない) またよく物理で使われる相似について質問があります。(初歩的な質問かもしれませんが・・・) 直角三角形Aの斜辺上に適当に点をとって、その点から垂線をおろし、斜辺に垂直な直線を引いたとき この2直線が作る直角三角形BはAと相似になりますが、これがよくわかりません。 相似条件自体は分かってるのですが・・・。なにかコツみたいなのはありますか?
- ベストアンサー
- 物理学
- 垂直抗力についてです。
床の上を自由に滑る斜面台の上に物体がのっている場合(摩擦はありません)、物体の質量をm、斜面台の質量をM、斜面の角度をθとして、斜面と物体間の垂直抗力:Nの大きさを計算すると、 Mcosθ N=------ mg M+msin^2θ となりました。 ここで台が床からうける力:Fを求めようとすると、 先ほどの垂直抗力の鉛直成分に台の質量をたして、 Mcos^2θ F=------ mg +Mg M+msin^2θ となると思ったのですが、どう変形してもFの値が(M+m)gになりません。床の上を1つの物体が水平方向に運動している場合、どんな加速度で運動していても床からうける垂直抗力はその物体の重力に等しくなるので、上のような場合も床からうける垂直抗力は二つの物体の重力を足したものになると思ったのですが…。なぜそうならないのか教えてください。
- ベストアンサー
- 物理学
- 壁に掛けられた物体などの力のつり合いについて。
壁に掛けられた物体などの力のつり合いについて。 今年大学受験に失敗して浪人しているものです。 現役時はセミナー3週程して、参考書は「漆原晃の物理」を使ってきました。 今現在は名門の森を使っています。 壁に掛けられた物体などの力のつり合いについて聞きたいことがあります。 一つの物体にかかる2つの力が釣り合うには (1)物体にかかる力の和が零 (2)物体にかかる2つの力の向きは反対 (3)2つの力が同一作用線上にある です。 今長さ10L、質量Mの一様な物体が壁に掛けられてるとします。 壁には摩擦なし、床との静止摩擦係数1/2とします。 床と物体との接触点をBとし、壁と物体との接触点をAとします。 重力加速度をg。 壁から接触点Bまでの距離を6Lとします。 今物体にかかっている力は、 重さMg 床からの垂直効力NB 壁からの垂直効力NA 静止摩擦力1/2・NB こういう問題は普通「力のつりあい+力のモーメント」で解きますよね。 自分も今までこうやって解いてきました。 1、壁からの抗力を求めよ。 力のつり合いで求めると Mg=NB...(1) NA=1/2・NB...(2)なので、抗力NAは1/2・Mgのはずです。 ですが答えだと、3/8Mgでした。 これは力のモーメントで解くとこういう答えが出ます。 なぜ、力のつりあい出だした答えと、モーメントで出した答えは一致しないんですか? ですが、正直力のつり合いでなんでといていいのかわかりません。 まず、(1)や(2)の力は、同一作用線上にないですし・・・ このことはセミナーをやっていた時からずっと思っていた疑問です。 詳しい解説お願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
お礼
>角度を大きくしていくとだんだん大きくなります。これはsinです。 これは良いですね。 なるほど、垂直抗力はこうすればわかりやすいです。 回答ありがとうございました!