「つり合っている」はどの単元（分野）で学習しますか？

物理分野の「力と運動」の単元で学習します。

「つり合っている」のテストや受験での重要度はどれくらいですか？

中学受験では「A」、高校入試では「S」、大学受験では「S」の重要度です。物理の最重要基礎概念であり、全学齢の入試において頻出。

つり合っているとは？テスト対策から学び直しまでわかりやすく解説

一般小学生

まとめ

つり合っている: 1つの物体に複数の力がはたらき、それらの合力が0となって物体が静止または等速直線運動を続けている状態

2つの力が「大きさが等しい」「向きが反対」「一直線上にある」という3条件を満たすときに成立する
物体が静止している場合、その物体にはたらくすべての力は必ずつり合っている
合力が0であるため、加速度が生じず物体の運動状態は変化しない

解説

物理学において「つり合っている」状態とは、物体に加わるすべての力を合成した「合力」がゼロであることを指します。最も基本的な「2力のつり合い」では、以下の3つの条件がすべて揃う必要があります。

1. 2つの力の大きさが等しい
2. 2つの力の向きが反対である
3. 2つの力が一直線上にある

例えば、120gのおもりを静止させる場面を考えます。定滑車（装置う）を使う場合、おもりを支えるには同じ120gの力で引く必要があります。一方、動滑車（装置え）を使用すると、2本のひもでおもりを支えることになるため、1本のひもを引く力は半分の60gでつり合います。このように、道具を使っても「物体を静止させるために必要な力の合計」は変わりません。

項目	2力のつり合い	作用・反作用
力の対象	1つの物体にはたらく	2つの物体の間ではたらく
合力の計算	合成して0にできる	異なる物体にはたらくため合成できない
現象の例	机の上の本が静止している	壁を押すと押し返される

コラム

物体が動いていても「つり合っている」と言えるケースがあります。それは「等速直線運動」をしているときです。慣性の法則により、力がつり合って合力が0であれば、物体はそのままの速度で進み続けます。また、実際の計算では、重力加速度を考慮して質量（kg）を力（N：ニュートン）に変換して考えます。100gの物体にはたらく重力は約1Nであるため、120gのおもりをつり合わせるには約1.2Nの力が必要ということになります。

小学生のみなさんへ

「つり合っている」というのは、いくつかの力が同じ強さで押し合ったり、引き合ったりして、物が動かずにじっとしている状態のことです。たとえば、つな引きで両方のチームが同じ力で引っぱっているとき、つなは真ん中で止まったままになりますよね。これが「つり合っている」状態です。

机の上に置いた消しゴムが動かないのも、地球が消しゴムを引っぱる力（重力）と、机が消しゴムを押し返す力が同じ強さでつり合っているからです。もし、どちらかの力が強くなれば、消しゴムは動いてしまいます。理科の実験で使う「てんびん」も、左右の重さが同じになると、ピタッと止まってつり合います。

ルラスタコラム

公園にあるシーソーも、つり合いの勉強にぴったりです。体重がちがう友だちとつり合わせるには、座る位置を工夫する必要があります。重い人が中心の近くに座り、軽い人が遠くに座ると、うまくつり合わせることができるんですよ。

テストでの問われ方・理解度チェック

【基礎】物体にはたらく2つの力がつり合っているとき、満たされるべき3つの条件をすべて答えなさい。

2つの力の大きさが等しいこと、向きが反対であること、そして2つの力が一直線上にあることの3点です。

【応用】「2力のつり合い」と「作用・反作用」の力の関係において、最も大きな違いは何ですか。

「2力のつり合い」は1つの物体にはたらく力の関係を指しますが、「作用・反作用」は2つの物体の間でお互いにはたらき合う力の関係を指すという点が決定的な違いです。

【実践】 120gのおもりを動滑車1つを使ってつり合わせ、静止させるために必要な引く力の大きさは何gですか。また、その状態からおもりを10cm引き上げるには、ひもを何cm引く必要がありますか。

動滑車を1つ使用する場合、物体を支えるひもが2本になるため、つり合わせるために必要な力は物体の重さの半分（60g）になります。ただし、10cm引き上げるためにはひもを20cm引く必要があります。

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