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Physics Senior High

類題1の解き方を教えてください!

例題1 壁に立てかけた棒のつり合い A 水平な床からなめらかで鉛直な壁に,質量 m で長さLの 一様な棒を,壁となす角0で立てかけたが,棒は倒れなか った。棒の重心は棒の中点にある。このとき,棒と床との 接点Bで棒にはたらく静止摩擦力の向きと大きさを答えよ。 ただし, 重力加速度の大きさをgとする。 0 L 5 B 指針 棒にはたらくカを図に描き, 剛体のつり合いの条件を考える。このとき, 力のモーメントのつり合いは任意の点のまわりで考えてよい。 解 図のように,棒には次の力がはたらく。 ·重心Gに,鉛直下向きに大きさ mg の重力 · 壁との接点Aで, 水平右向きに大きさ N,の壁からの垂直抗力 . 床との接点Bで, 鉛直上向きに大きさ N。の床からの垂直抗力 * 床との接点Bで, 水平左向きに大きさFの床からの静止摩擦力 これらの力がつり合っていることから, 次式が 成り立つ。 水平方向:N.-F=0 鉛直方向:N2-mg=0 点Bのまわりの力のモーメントのつり合いより, 10 N, 15 -2 G Lcos0 -N.Lcos0+mg· Lsin0=0 AN。 1 20 式0, 3より, F= -mgtan0 2 mgy よって, 棒にはたらく静止摩擦力は, B 水平左向きにっmgtan0である。 2 Lsin@ 例題1の解では, 点Bのまわりの力のモーメントのつり合いを求めたが、 力のモーメントは任意の点のまわりで考えてよい。上で求めた解を果いて、次 の点のまわりの力のモーメントもそれぞれつり合っていることを礎 類題 25 (1) 点A (2) 点G(棒の重心) (3) 点P(壁からの垂直抗力と床からの垂直抗力の作用線の交点) 全! 古 エ )

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垂直抗力の作用点がなんで右にずれるのか教えてください

町還itoっりぁい 粗い床上に, 重き , 誠の点A。 Bは, 高さg, 直方体の側面に平行で はじめ直方体は静止していたが, 幅のの直方体が還かれている。 重心を通る断面の点を表 す。点Aに糸をとりつけ, 水平右向きに大きさ婦の張力で引いた。 7のを徐々に大きくすると, やが て点Bを回転軸と して倒れた。 次の各間に答えよ。 (二) 発展問題 137 1) 直方体が静止しているとき。, 直方体が床から受ける垂直抗力の作用点は, 点から 左向きにいくらの距離にあるか。 2) 直方体が回転し始めるのは。 7がいくらをこえたときか。 (3⑬) 床と直方体の間の静止摩擦係数 は, 垂直抗力の作用点は, アー0 のとき に重力の作用線上にある。 を大きくすると, 作 用点は徐々に右側にずれていき, やがて底面から 外れたとき, 直方体は点Bを回転軸として倒れる。 : (1) 垂直抗力をW, 点 Bからその作用点まで の距離を, 静止摩擦 カカを万とすると, 直方 体にはたらく力は図の ようになる。 鉛直方向 の力のつりあいから, P に ち = …① トー 3 点Bのまわりの力のモー メントのつりおM ] ら, テー7gー ールAz=テ0 …② | 志方体がすべらないためには, いくらより大きくなければならないか。 二2 とたっすのでーーーて 式やを②に代入して, ぅ大 (2) 7を大きくすると, 垂直抗力の作用点は右 側にずれる。(1)のxが0 になるときの張力を 作 とすると, 張力がこれよりも大きくなると か"黄 も アァ 倒れるので, 0= ぅ~刻“ 7ニテ 2 (3) 直方体にはたらく水平方向の力のつり あい から, /ど=テアの …③ =んAV これに式①, ⑧を代入して, 73zP これから, 7が/をこえる と直方体はすべ り始める。 直方体はすべる前に仙れるので 6 ひ の<z <ん 。 2 計

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