ひもを引く向き

一般小学生

まとめ

【定義】 物体を紐で吊るしたり引いたりする際、紐の角度が垂直から離れる(斜めになる)ほど、一定の重量を支えるために必要な引く力が大きくなる物理的性質。

まとめ

1. ひもが垂直のときに引く力は最小になり、斜めになるほど大きな力が必要になる。2. 2本のひもで支える場合、ひも同士の角度が広がるほど1本当たりにかかる負担が増加する。3. 重力を支える垂直方向の成分に加え、打ち消し合う横方向の成分にも力を割く必要があるためである。

解説

物体を2本のひもで支える状況を考える。物体に働く重力は常に鉛直下向きである。これを静止させておくためには、2本のひもが合わせる力の合計(合力)が、重力と同じ大きさで鉛直上向きでなければならない。ひもを垂直に引いているときは、それぞれのひもが重力を単純に分担するだけで済む。しかし、ひもを斜めに開くと、ひもを引く力には「重力を支える垂直成分」だけでなく「互いに引き合う水平成分」が含まれることになる。この水平成分は重力を支えるのには役立たない。角度を広げるほど、この無駄な水平成分が増大するため、結果としてひもを引く全体の力(ベクトル)を大きくしなければ、重力を支えるための垂直成分を維持できなくなるのである。

小学生のみなさんへ

重い荷物を2人で運ぶとき、2人がくっついて運ぶのと、離れてひもを斜めにして運ぶのでは、どっちが大変かな?正解は、離れて斜めに引く方だよ。ひもを横に広げれば広げるほど、荷物を持ち上げるために大きな力が必要になるんだ。だから、重いものを持ち上げるときは、できるだけまっすぐ上に引くのが一番のコツだよ。

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