平面でのつり合い

一般小学生

まとめ

【定義】 同一平面上にある物体に複数の力が作用し、それらの合力がベクトル和として0となり、物体が静止または等速直線運動を維持している状態のこと。

物理基礎力の成分

まとめ

平面上での力のつり合いとは、物体に働くすべての力を成分分解(x成分・y成分)した際、それぞれの和が0になる状態を指す。

解説

直線上のつり合い(1次元)に対し、平面でのつり合い(2次元)では、力の向きを考慮したベクトル演算が必要となる。一般に、n個の力がつり合っている場合、それらのベクトル和 F1 + F2 + … + Fn = 0 が成立する。具体的には、座標平面において各力のx成分の総和(ΣFx)とy成分の総和(ΣFy)が共に0となることで判断される。金あみを用いた実験では、中心のリングが静止しているとき、各方向に引く力の平行四辺形の法則による合力が、残りの力と大きさが等しく向きが反対になっていることが確認できる。特に3つの力がつり合っている場合、それらのベクトルを繋ぐと「力の三角形」と呼ばれる閉じた図形を形成する。

小学生のみなさんへ

平らな板や、金あみの上で、いろいろな方向から引っぱる力がちょうど同じ強さでぶつかり合って、真ん中にあるものが動かなくなることをいいます。2人で引っぱり合うだけでなく、3人や4人でバラバラの方向に引っぱっても、みんなの力がうまく合わさって真ん中の場所が動かないときは、力がつり合っているといえます。

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