力の表し方 矢印
加速度運動を一通り終えて,今回から力についてです。 いまやっている分野がそもそも "力" 学ですから,いよいよその主役の登場ということですね♪ 中学校までの理科でもいろいろな力が登場していました。 重力や摩擦力,垂直抗力などなど…。 このように力にはいろいろな種類がありますが,そもそも「力」とは一体何なのでしょうか? 物理における「力」 「力」という言葉は日常でもよく使いますが,その意味はまちまちです。 「君は力持ちだね」といった場合には筋力を指しているし,「君は英語の力があるね」なら,能力を指しています。 しかし重力や摩擦力が,筋力でも能力でもないことは明らかです。 物理では, ① 物体を変形させる原因となるもの ② 物体の運動状態を変える原因となるもの を「力」と呼ぶ ,と定義されています。 物理ではあらゆるところに「力」という言葉が登場します。 日常の感覚でなんとなーく捉えるのではなく,定義を常に言えるようにしておきましょう。 さて,上で挙げた定義のうち,高校物理でよく用いるのは②のほう。 運動の状態を変えるというのは要するに, 速度を変化させたり,向きを変化させるということ です。 ①は複雑になることが多いので高校ではほぼ扱いません。 力の表し方 最後に力の表し方について復習しておきましょう! 力は向きを持つ量なので,矢印で表します。 力を語る上で大切なのは 「大きさ・向き・作用点」 です。 これらを力の3要素といい, 矢印の「長さ・向き・矢印の始点」に相当します。 今回のまとめノート 時間に余裕がある人は,ぜひ問題演習にもチャレンジしてみてください! より一層理解が深まります。 【演習】力の3要素 力の3要素に関する演習問題にチャレンジ!... 次回予告 次回からは数回に分けて,物理によく登場する力を勉強しましょう! 力の3要素-高校物理をあきらめる前に｜高校物理をあきらめる前に. 重力 「100gの物体にはたらく重力の大きさはおよそ1N」これは中学校の理科の教科書に書いてある1文です。"およそ1N"?じゃあ正確には何Nなの?...
力の3要素-高校物理をあきらめる前に｜高校物理をあきらめる前に
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中1理科 力のつりあいと表し方まとめと問題
でも、着目する物体を間違ったら台無しなので、慣れないうちは「着目物体は〇〇」と書くと良いですよ。 それでは、解いていきましょう!
張力の表し方 張力の矢印は、この順番で書きましょう! 糸やひもが物体と接する点(接触点)を探す 接触点から物体が受ける力の矢印(糸にそって物体から離れる向き)を書く 図10 物体が糸から受ける張力 ところで、問題文に出てくる糸は、ほとんど「 軽い糸 」または「 軽くて伸び縮みしない糸 」ですね。 軽いので糸の質量が無視できる 、という意味なのですが、もっと重要な意味も持っていますよ。 軽くて伸び縮みしない=糸の両端にかかる張力が等しい ということなんです。 問題文によく出てくるので、覚えておいてくださいね。 糸が伸びるとたるんで張力が小さくなりますし、糸が縮むと張力が大きくなってしまいますよ。 なので、「糸の両端にかかる張力が等しい」ことを表すために「軽くて伸び縮みしない」と書いてあるわけですね。 図11 色々な張力 それでは、物体に働く張力を矢印で表してみましょう。 張力と重力のつり合い 質量 m [kg]の球が軽くて伸び縮みしない糸でつるされていて、この球は静止していますよ。 この球を着目物体として、物体が受ける力を全て書き出してみましょう。 図12 糸につるされた物体 図13 糸でつるされた物体に働く重力 次に、物体と接している物を探します! 物体は糸と接していますね。 なので、物体は糸から引っ張られる張力を受けていますよ。 糸と物体の接触点から張力の矢印を書き、その大きさを T と書いておきましょう。 図14 糸でつるされた物体に働く全ての力 つまり、物体に働く力である重力と張力はつり合っているわけです。 なので、 重力と張力の合力=0 となりますね。 鉛直上向きを正とすると、張力は T (鉛直上向きで大きさは T)、重力は- W (鉛直下向きで大きさは W)と表されます。 そうすると、つり合いの式は T +(- W)=0、つまり、 T = W = mg となるわけですね。 この場合は重力と張力の大きさが同じなので、それぞれの矢印は同じ長さで書きましょう。 図15 物体に働く重力と垂直抗力のつり合い これで、糸につるされた球に働く全ての力を書き出し、つり合いの関係も分かるようになりましたね。 重力と垂直抗力と張力の表し方については理解できましたか? それでは、一緒に例題を解いてみましょう! 例題で理解! 例題1 (1)~(3)の色をつけた物体に働く力を全て矢印(ベクトル)で示せ。 矢印の長さ、向き、作用点に注意すること。 また、それぞれの力の大きさに重力 W 、張力 T 、垂直抗力 N などの記号を割り当てよ。 力が複数ある場合は、力の間に成り立つ関係を式で表せ(張力や垂直抗力が複数ある場合は、 T 1 、 T 2 、・・・、 N 1 、 N 2 、・・・のように表せ)。 (1)空中を飛んでいる物体(空気抵抗は無視できる)。 (2)水平な床に置かれて静止している物体。 (3)水平な床に置かれた物体に糸をつけ、鉛直上向きに引く。 しかし、物体は床の上に静止したままである。 (4)水平な床に置かれて静止している物体。その上に別の物体が置かれている。 図16 (1)~(3)の図 物体に働く力は、3ステップで書けますよ。 重力を表す矢印を物体の重心から書く 物体にくっついたものから受ける全ての接触力の矢印と大きさを書く さらに、物体が静止している=物体に働く力がつり合っている、ときのつり合いの式の立て方はこの3ステップで進めますよ。 力の正の向きを決める 力の向きを正負で表す 力のつり合いの式(全ての力の和=0)を立てて解く ね、簡単でしょう?