【物理基礎】力のつり合いの計算を理解して問題を解こう！ | Himokuri - 幻想 水 許 伝 アプリ
力のモーメント 前回の話から, 中心から離れているほど物体を回転させるのに効率が良いという事が分かる. しかし「効率が良い」とはあいまいな表現だ. 何かしっかりとした定義が欲しい. この「物体を回転させようとする力」の影響力をうまく表すためには回転の中心からの距離 とその点にかかる回転させようとする力 を掛け合わせた量 を作れば良さそうだ. これは前の話から察しがつく. この は「 力のモーメント 」と呼ばれている. 正式にはベクトルを使った少し面倒な定義があるのだが, しばらくは本質だけを説明したいのでベクトルを使わないで進むことにする. しかし力の方向についてはここで少し注意を入れておかないといけない. 先ほどから私は「回転させようとする力」という表現をわざわざ使っている. これには意味がある. 力がおかしな方向に向けられていると, それは回転の役に立たず無駄になる. それを計算に入れるべきではない. 次の図を見てもらいたい. 青い矢印で描いた力は棒の先についた物体を回転させるだろうが無駄も多い. この力を 2 方向に分解してやると赤と緑の矢印になる. 赤い矢印の力は物体を回転させるが, 緑の矢印は全く回転の役に立っていない. つまり, 上の定義式での としては, この赤い矢印の大きさだけを代入すべきなのだ. 「回転させようとする力」と言ってきたのはこういう意味だったのである. 力のモーメント をこのように定義すると, 物体の回転への影響を表しやすくなる. 【物理基礎】力のつり合いの計算を理解して問題を解こう！ | HIMOKURI. 例えば中心からの距離が違う幾つかの点にそれぞれ値の違う力がかかっていたとして, それらが互いに打ち消す方向に働いていたとしよう. ベクトルを使って定義していないのでどちら向きの回転をプラスとすべきかははっきり決められないのだが, まぁ, 適当にどちらかをプラス, どちらかをマイナスと自分で決めて を計算してほしい. それが全体として 0 になるようなことがあれば, 物体は回転を始めないということになる. また合計の の数値が大きいほど, 勢いよく物体を回転させられるということも分かる. は, 物体の各点に働くそれぞれの力が, 物体の回転の駆動に貢献する度合いを表した数値として使えることになる. モーメントとは何か この「力のモーメント」という言葉の由来がどうも謎だ. モーメントとは一体どんな意味なのだろうか.
- 抵抗力のある落下運動 [物理のかぎしっぽ]
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抵抗力のある落下運動 [物理のかぎしっぽ]
例としてある点の周りを棒に繋がれて回っている質点について二通りの状況を考えよう. 両方とも質量, 運動量は同じだとする. ただ一つの違いは中心からの距離だけである. 一方は, 中心から遠いところを回っており, もう一方は中心に近いところを回っている. 前者は角運動量が大きく, 後者は小さい. 回転の半径が大きいというだけで回転の勢いが強いと言えるだろうか. 質点に直接さわって止めようとすれば, 中心に近いところを回っているものだろうと, 離れたところを回っているものだろうと労力は変わらないだろう. 運動量は同じであり, この場合, 速度さえも同じだからである. 勢いに違いはないように思える. それだけではない. 中心に近いところで回転する方が単位時間に移動する角度は大きい. 回転数が速いということだ. むしろ角運動量の小さい方が勢いがあるようにさえ見えるではないか. 角運動量の解釈を「回転の勢い」という言葉で表現すること自体が間違っているのかもしれない. 力のモーメント も角運動量 も元はと言えば, 力 や運動量 にそれぞれ回転半径 をかけただけのものであるので, 力 と運動量 の間にある関係式 と同様の関係式が成り立っている. つまり角運動量とは力のモーメントによる回転の効果を時間的に積算したものである, と言う以外には正しく表しようのないもので, 日常用語でぴったりくる言葉はないかも知れない. 回転半径の長いところにある物体をある運動量にまで加速するには, 短い半径にあるものを同じ運動量にするよりも, より大きなモーメント あるいはより長い時間が必要だということが表れている量である. もし上の式で力のモーメント が 0 だったとしたら・・・, つまり回転させようとする外力が存在しなければ, であり, は時間的に変化せず一定だということになる. 抵抗力のある落下運動 [物理のかぎしっぽ]. これが「 角運動量保存則 」である. もちろんこれは, 回転半径 が固定されているという仮定をした場合の簡略化した考え方であるから, 質点がもっと自由に動く場合には当てはまらない. 実は質点が半径を変化させながら運動する場合であっても, が 0 ならば角運動量が保存することが言えるのだが, それはもう少し後の方で説明することにしよう. この後しばらくの話では回転半径 は固定しているものとして考えていても差し支えないし, その方が分かりやすいだろう.
【高校物理】「物体にはたらく力」(練習編) | 映像授業のTry It (トライイット)
みなさん、こんにちは。物理基礎のコーナーです。今回は【力のつり合い】について解説します。 大きさがあって変形しない物体を「剛体」と呼びますが、剛体の力のつり合いを考える場合には「モーメント」という新たな概念を使う必要があります。 今回はまず、「大きさのない物体」の2力、3力のつり合いについて復習した後、「モーメント」を使った剛体のつり合いを考えていきます。 大きさのない物体における力のつり合い〜2力のつり合いと3力のつり合いについて まずは物体に大きさがない場合についてです。 たかしくん 大きさがあるのが物体でしょ?
【物理基礎】力のつり合いの計算を理解して問題を解こう！ | Himokuri
■力 [N, kgf] 質量m[kg]と力F[N]と加速度a[m/s 2]は ニュートンの法則 より以下となります。 ここで出てくる力の単位はN(ニュートン)といい、 質量1kgの物を1m/s 2 の加速度で進めることが出来る力を1N と定義します。 そのためNを以下の様に表現する場合もあります。 重力加速度は、地球上で自由落下させた時に生じる加速度の事で、9. 8[m/s 2]となります。 従って重力によって質量1kgの物にかかる下向きの力は9.
後から出てくるので、覚えておいてくださいね。 それから、摩擦力と垂直抗力の合力を『 抗力(こうりょく) 』と言い、 R (抗力"reaction"に由来)で表しますよ。 つまり、摩擦力は抗力の水平成分で、垂直抗力は抗力の垂直成分なんですね。 図5 摩擦力と垂直抗力と抗力 摩擦力の基本が分かったところで、いよいよ3種類の摩擦力について学んでいきましょう。 まずは『 静止摩擦力 』からです!
静止摩擦力と最大摩擦力と動摩擦力の関係 ざらざらな面の上に置かれた物体を外力 F で押しますよ。 物体に働く摩擦力と外力 F の関係はこういうグラフになりますね。 図12 摩擦力と外力の関係 動摩擦力 f ′は最大摩擦力 f 0 より小さく、 f 0 > f ′ f 0 = μ N 、 f ′= μ ′ N なので、 μ > μ ′ となりますね。 このように、動摩擦係数 μ ′は静止摩擦係数 μ より小さいことが知られていますよ。 例えば、鉄と鉄の静止摩擦係数 μ =0. 70くらいですが、動摩擦係数 μ ′=0. 50くらいとちょっと小さいのです。 これが、物体を動かした後の方が楽に押すことができる理由なんですね。 では、一緒に例題を解いて理解を深めましょう! 例題で理解!
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人物解説 [] 先代ミューズ市長で、 アナベル の父親。文官でありながら外交は好戦的。しかし軍事的には素人だったため、敗色濃厚となるが ゲンカク によって体制を立て直すも、後にゲンカクを罠に嵌めて追放した。ルカの幼少時代に裏でハイランド王族の馬車を襲う命令を下していた。 市長時代にミューズ市を発展させた功績から、ミューズ市民からは今でも名市長と賞賛されている。死後、一騎打ちにおける謀略が判明し、アナベルからはさすがに親子の縁こそ切られていないものの、否定的な見方をされている。しかしながら、この謀略は時間の経過とともに忘れらており、知っているものは少なくなっていっているという。