力の合力(ベクトルの合成)2






力の3要素

物体に力が作用するとき、物体の運動は、力の強さ、力の方向、力の作用点に応じて異なるが、これを力の3要素と呼ばれます。したがって力を表示するときは、力の大きさ、力の方向、力の作用点をすべて示すべきです。

机の上に置かれている本を指でスライドさせて動くとき、指で押す位置が中間点であれば本が押す方向に動く、指で押す位置が本の端であれば、本は押されて動きながら回転もします。つまり、物体に作用する力の作用点に基づいて、物体は並進運動をしたり、回転運動をしたりします。

力の合力

ひとつの物体に複数の力が同時に作用するとき、このすべての力と同じ効果を出すひとつの力を合力と呼びます。そして合力を求める過程を力の合成と呼びます。

 
綱引きする人々の力をすべて加えると、大きなひとつの矢印で示すことができます。

力の合力求める(斜め法)

ひとつの物体に二力が同時に作用するとき、二つの力の合力は、矢印を使用すると、簡単に入手することができます。二力を矢印で示した後、矢印と平行直線を二つ引い平行四辺形を描画します。このとき平行四辺形の作用点から引いた対角線の矢印が二力の合力になります。対角線の長さは、合力の強さを示し、斜めの方向は、合力の方向を示します。

二力との間の合力の強さは、二つの力の間の角度が大きいほど小さい。
二力との間の角度が0˚のとき二力が同じ方向に作用する場合であるため、合力の大きさが最大になります。

もし、二つの力の間の角度が120˚、2力の大きさが同じ場合、合力の大きさは、プラス前な力の大きさと同じです。また、二つの力の間の角度が180˚あるときは、二力が互いに反対方向に作用する場合なので、合力の大きさが最小になります。

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