力の合成・分解

前回までで,力学に登場する主な力の紹介が終わりました!

(長かった!笑)

 

これ以降は物体の運動と力の関係を調べることがメインテーマになります。

そのとき必要になる「力の取り扱い方」を勉強しましょう。

 

 

① 力の合成 

現実において,物体にはたらく力がひとつとは限りません。

むしろ,複数の力がはたらいていることのほうが普通です。

 

物体に複数の力がはたらくとき,物体はそれぞれの力から影響を受けますが,バラバラに考えるのではなく,まとめて1つの力にしてしまうほうがラクです。

複数の力を合わせて1つの力とみなすことを「力の合成」といいます。

(合成してできた力を「合力」といいます)

 

では,具体的に見ていきましょう!

まずは,2つの力が同じ方向 or 真逆を向いている場合です。 

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力の大きさを足したり引いたりするだけです。

簡単ですよね♪

 

では,次の場合はどうでしょう?

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30Nの力と40Nの力を合わせたから70N?

 

いいえ,ちがいます。

普通の足し算なら1 + 1 = 2 ですが,力の合成の場合,1Nの力と1Nの力を合成しても,2Nになるとは限りません!!

 

さっきの一直線上の場合を思い出してください。

 同じ方向に1Nの力が2つはたらいていれば,合わせて2Nですが,逆向きなら,打ち消し合って0になってしまいます!

力の合成は「向き」が重要になのです!

 

今回の場合も,2本の力の向きがそろっていないので,そのまま大きさどうしを足すのは間違い!!

向きの異なる力を合成する時は,平行四辺形を用います。

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まとめとして,ひとつ問題をやってみましょう!

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答えはこの記事のラストに載せておきます。

 

2つの力の合成を説明してきましたが,力が3つ以上ある場合はまずAとBを合成して,次にその合力とCを合成して…

というように,ひとつひとつ合成していけばOKです!

 

 

② 力の分解

2つの力を1つにするのが力の合成なら,1つの力を2つにするのが力の分解です。

「なぜわざわざ分けるんだ! 数が増えて面倒じゃないか!」という声が聞こえてきそうですね(笑)

もちろん,なんでもかんでも分解するわけではありません。

力の分解をしなければいけない場面はただひとつ。

「斜め方向の力」がはたらく場合です。

 

少し先のお話になりますが,物体の運動を調べる時は,「タテ(鉛直方向)とヨコ(水平方向)に分けて考える」ことが鉄則です!

そのとき,斜め方向の力があるとうまくいかないので,力を分解することになります。

右上を向いた力なら右方向と上方向に,右下を向いた力なら,右方向と下方向に分ける,という感じです。 

具体的なやり方は下図を見てください。 

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これを見ると,力の分解とは力の合成の逆,ということが分かると思います。

 

こちらも問題をやってみましょう!(答えは下に載せておきます) 

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今回のまとめノート

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問題の答え

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 次回予告

次回も引き続き,力の計算をします!

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