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力(ちから)のつり合(あ)い

カワウソ先生つり合(あ)っているときは、2つの力(ちから)の「大(おお)きさ」「向(む)き」「一直線上(いっちょくせんじょう)」の3つを順(じゅん)にチェックするとわかりやすいよ。

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  1. 1つの物体(ぶったい)にはたらく2つの力(ちから)が、大(おお)きさが等(ひと)しく、向(む)きが反対(はんたい)で、同(どう)一直線上(いっちょくせんじょう)にはたらくとき、この2力(ちから)はつり合(あ)っている。
  2. 2力(ちから)がつり合(あ)っているとき、物体(ぶったい)は静止(せいし)したまま、力(ちから)を受(う)けていないときと同(おな)じ状態(じょうたい)を保(たも)つ。
  3. 机(つくえ)の上(うえ)に置(お)いた物体(ぶったい)には、下向(したむ)きの重力(じゅうりょく)と、机(つくえ)が物体(ぶったい)を押(お)し上(あ)げる上向(うわむ)きの垂直(すいちょく)抗力(こうりょく)がはたらき、この2力(ちから)がつり合(あ)っている。

詳しく

公式(こうしき)

1つの物体(ぶったい)に2つの力(ちから)がはたらいていて、物体(ぶったい)が静止(せいし)したままのとき、その2力(ちから)はつり合(あ)っているという。2力(ちから)がつり合(あ)う条件(じょうけん)は、①大(おお)きさが等(ひと)しい、②向(む)きが反対(はんたい)、③同(どう)一直線上(いっちょくせんじょう)にはたらく、の3つ。

この3つの条件(じょうけん)がすべて成(な)り立(た)つとき、2力(ちから)は打(う)ち消(け)し合(あ)い、物体(ぶったい)には力(ちから)がはたらいていないときと同(おな)じ運動(うんどう)(静止(せいし)または等速(とうそく)直線(ちょくせん)運動(うんどう)(新しいタブで開きます))が続(つづ)く。

身近(みぢか)な例(れい)は、机(つくえ)の上(うえ)に置(お)いた物体(ぶったい)にはたらく力(ちから)。物体(ぶったい)には下向(したむ)きの重力(じゅうりょく)がはたらくが、机(つくえ)の面(めん)が物体(ぶったい)を押(お)し上(あ)げる上向(うわむ)きの力(ちから)(垂直(すいちょく)抗力(こうりょく))がはたらき、この2力(ちから)がつり合(あ)っているので物体(ぶったい)は静止(せいし)したままになる。

大きさが等しい・向きが反対・同一直線上の3つがつり合いの条件Asatte Studio(Manazoo)/オリジナル(コードで作図)

例題(れいだい)

例題(れいだい)1:机(つくえ)の上(うえ)に置(お)いた質量(しつりょう)400gの物体(ぶったい)にはたらく重力(じゅうりょく)の大(おお)きさは何(なん)Nか。400÷100=4N。

例題(れいだい)2:この物体(ぶったい)は静止(せいし)しているので、重力(じゅうりょく)と垂直(すいちょく)抗力(こうりょく)はつり合(あ)っている。垂直(すいちょく)抗力(こうりょく)の大(おお)きさは何(なん)Nか。つり合(あ)う2力(ちから)は大(おお)きさが等(ひと)しいので、重力(じゅうりょく)と同(おな)じ4N。

例題(れいだい)3:垂直(すいちょく)抗力(こうりょく)の向(む)きはどちらか。2力(ちから)がつり合(あ)う条件(じょうけん)は向(む)きが反対(はんたい)なので、重力(じゅうりょく)(下向(したむ)き)と反対(はんたい)の上向(うわむ)き。

重力4Nと垂直抗力4Nがつり合い、物体は静止するAsatte Studio(Manazoo)/オリジナル(コードで作図)

なぜそうなるか

物体(ぶったい)が静止(せいし)しているのは、力(ちから)がはたらいていないからではない。机(つくえ)の上(うえ)の物体(ぶったい)には重力(じゅうりょく)がはたらいているが、机(つくえ)がその物体(ぶったい)を押(お)し上(あ)げる力(ちから)(垂直(すいちょく)抗力(こうりょく))も同時(どうじ)にはたらいていて、2力(ちから)が打(う)ち消(け)し合(あ)っているために静止(せいし)している。

もし垂直(すいちょく)抗力(こうりょく)が重力(じゅうりょく)より小(ちい)さければ、物体(ぶったい)は机(つくえ)に沈(しず)み込(こ)む方向(ほうこう)に動(うご)いてしまう。実際(じっさい)にはそうならないのは、机(つくえ)が物体(ぶったい)を押(お)し返(かえ)す力(ちから)の大(おお)きさが、ちょうど重力(じゅうりょく)と等(ひと)しくなるように決(き)まるため。

2力(ちから)がつり合(あ)っているかどうかを確(たし)かめるには、大(おお)きさ・向(む)き・一直線上(いっちょくせんじょう)の3つを順番(じゅんばん)にチェックするとよい。1つでも条件(じょうけん)がそろわなければ、2力(ちから)はつり合(あ)わず、物体(ぶったい)の運動(うんどう)の様子(ようす)が変(か)わる。

確認問題

問題 1 / 4机(つくえ)の上(うえ)に置(お)いた質量(しつりょう)400gの物体(ぶったい)にはたらく重力(じゅうりょく)の大(おお)きさはどれか。

確認問題(解答用紙)

この問題を端末で解くための QR コード

スマホやタブレットで読み取ると、この問題をその場で解けます。

https://manazoo.com/science/force-balance/?from=print#quiz

  1. 机(つくえ)の上(うえ)に置(お)いた質量(しつりょう)400gの物体(ぶったい)にはたらく重力(じゅうりょく)の大(おお)きさはどれか。

    • ◯ 0.4N
    • ◯ 4N
    • ◯ 40N
    • ◯ 400N

    正解:4N
    400÷100=4N。

  2. 机(つくえ)の上(うえ)に静止(せいし)している質量(しつりょう)400gの物体(ぶったい)には、重力(じゅうりょく)4Nと垂直(すいちょく)抗力(こうりょく)がはたらいてつり合(あ)っている。垂直(すいちょく)抗力(こうりょく)の大(おお)きさはどれか。

    • ◯ 0N
    • ◯ 2N
    • ◯ 4N
    • ◯ 8N

    正解:4N
    つり合(あ)う2力(ちから)は大(おお)きさが等(ひと)しいので、重力(じゅうりょく)と同(おな)じ4N。

  3. 机(つくえ)の上(うえ)に静止(せいし)している物体(ぶったい)にはたらく重力(じゅうりょく)(下向(したむ)き)とつり合(あ)う垂直(すいちょく)抗力(こうりょく)の向(む)きはどれか。

    • ◯ 上向(うわむ)き
    • ◯ 下向(したむ)き
    • ◯ 横向(よこむ)き
    • ◯ 斜(なな)め向(む)き

    正解:上向き
    2力(ちから)がつり合(あ)う条件(じょうけん)は向(む)きが反対(はんたい)なので、重力(じゅうりょく)(下向(したむ)き)と反対(はんたい)の上向(うわむ)き。

  4. 1つの物体(ぶったい)にはたらく2力(ちから)がつり合(あ)う条件(じょうけん)として誤(あやま)っているものはどれか。

    • ◯ 2力(ちから)の大(おお)きさが等(ひと)しい
    • ◯ 2力(ちから)の向(む)きが反対(はんたい)である
    • ◯ 2力(ちから)が同(どう)一直線上(いっちょくせんじょう)にはたらく
    • ◯ 2力(ちから)の大(おお)きさが異(こと)なっている

    正解:2力の大きさが異なっている
    つり合(あ)う条件(じょうけん)は、大(おお)きさが等(ひと)しい・向(む)きが反対(はんたい)・同(どう)一直線上(いっちょくせんじょう)にはたらくの3つ。大(おお)きさが異(こと)なると条件(じょうけん)を満(み)たさない。

単元のポイント

  • 力(ちから)のつり合(あ)いの条件(じょうけん) 大(おお)きさが等(ひと)しい・向(む)きが反対(はんたい)・同(どう)一直線上(いっちょくせんじょう)
  • 垂直(すいちょく)抗力(こうりょく) 面(めん)が物体(ぶったい)を垂直(すいちょく)に押(お)す力(ちから)
  • 静止(せいし) 2力(ちから)がつり合(あ)っていると物体(ぶったい)は動(うご)かない
  • 例(れい) 机(つくえ)の上(うえ)の物体(ぶったい)=重力(じゅうりょく)と垂直(すいちょく)抗力(こうりょく)がつり合(あ)う
問題を解く
単元のポイント
  • 力(ちから)のつり合(あ)いの条件(じょうけん) 大(おお)きさが等(ひと)しい・向(む)きが反対(はんたい)・同(どう)一直線上(いっちょくせんじょう)
  • 垂直(すいちょく)抗力(こうりょく) 面(めん)が物体(ぶったい)を垂直(すいちょく)に押(お)す力(ちから)
  • 静止(せいし) 2力(ちから)がつり合(あ)っていると物体(ぶったい)は動(うご)かない
  • 例(れい) 机(つくえ)の上(うえ)の物体(ぶったい)=重力(じゅうりょく)と垂直(すいちょく)抗力(こうりょく)がつり合(あ)う