「ひもを引く向き」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。

「ひもを引く向き」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。小中高の物理で頻出。力の合成・分解と角度の関係を扱う重要項目。

ひもを引く向きとは？中学受験・高校受験の頻出ポイントをわかりやすく解説

一般小学生

まとめ

ひもを引く向き: 物体をひもで支えたり引いたりする際、その角度が鉛直方向から離れるほど、重力に抗うための有効な成分を維持するために必要な引力の合計が大きくなる物理的性質

解説

物体を2本のひもで吊り下げて静止させる場合、ひもが引く力の合計（合力）は、物体にかかる重力と等しい大きさで真上を向いている必要があります。ひもを真上に引いているときは、引く力のすべてが重力を支えるために使われます。しかし、ひもを斜めに開いて引くと、力は「重力を支える垂直成分」と「左右に引き合う水平成分」に分解されます。

このとき、重力を支えるために必要な垂直成分の大きさは一定ですが、角度が広がるほど水平成分が増大します。全体の引く力（ベクトル）はこれらを合成したものになるため、角度が大きくなるほど、ひもを引く力そのものを大きくしなければ物体を支えることができなくなります。

コラム

この原理は滑車を利用する場合も同様です。例えば120gのおもりを持ち上げる際、1つの動滑車を使い、ひもを垂直に引けば力は半分の60gで済みます。さらに動滑車を2つ組み合わせれば、力は4分の1の30gまで軽減されます。ただし、ひもを引く向きが斜めになると、計算上の値よりも大きな力が必要になる点に注意が必要です。これは「仕事の原理」とも深く関わっており、力が小さくて済む分、ひもを引く距離は長くなります。

小学生のみなさんへ

重いものをひもで持ち上げるとき、ひもをまっすぐ上に引くのが一番小さな力で済みます。もし、ひもをななめに広げて引くと、まっすぐ引くときよりも大きな力が必要になります。

これは、ななめに引くと「上に持ち上げる力」だけでなく、「横に引っぱる力」もまざってしまうからです。横に引っぱる力は、おもりを持ち上げる役には立ちません。そのため、ななめにすればするほど、むだな力が増えて重く感じてしまうのです。

また、道具を使う工夫もあります。動滑車（どうかっしゃ）という道具を1つ使うと、力は半分の60gで済みます。これを2つ組み合わせると、さらに半分の30gというとても軽い力で120gのおもりを持ち上げることができるようになります。

ルラスタコラム

つな引きをするとき、ひもがピンとまっすぐになっているのは、みんなが一番効率よく力を伝えるためなんだよ。もしひもがななめになっていたら、力が逃げてしまって勝つのが難しくなるかもしれないね。

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