回答

まず、この物体には写真1枚目のような力(垂直抗力と重力)が加わっています。(物体にはたらく力ではないですが、斜面には垂直抗力の反作用がはたらきます。)
しかし、運動を分析する上では、力があちらこちら色んな方向を向かれていては困るんです。高校に入ると運動を分析するために「運動方程式」という式をたてるのですが、このときに力の向きが揃っていないと困るんです。
だから、「物体の運動している方向」(今なら斜面に平行な方向、水平方向という)と「物体の運動している方向に対して垂直な方向」(今なら斜面に垂直な方向、鉛直方向という)の2種類に統一しようと考えます。これから物理をやる上で2方向に揃えるのは基本中の基本です。
垂直抗力は、斜面に対して鉛直方向を向いているのでもういいんですが、重力が変な方向を向いているから分解しているんです。
すなわち、力を扱いやすくするために重力という1つの力を仮想的に2つの方向に分けているということです。

ブドウくん

補足(過去解答のスクショ)
力の書き込み方や力の釣り合いと作用反作用の話

ブドウくん

必要に応じて見てください

☺︎☺︎☺︎

長く教えていただき画像もわざわざありがとうございます!!!

「鉛直方向」がどんなものが教えて貰ってもいいですか、、?

あと「垂直抗力」が物体と床との間から出ている時と物体の中心から出ている時の違いを教えて欲しいです🥺🙇‍♂️🙇‍♂️

ブドウくん

鉛直というのは垂直とほぼ同じ意味なので垂直方向ということです。物体は斜面に沿って↙️向きに滑っていきますが、それに垂直な↖️向きが運動方向に対して鉛直な方向です。この向きに対しては全く動いていない(当然、斜面から離れて浮いたりめり込んだりしないから)ので、静止→力のつりあいがこの向きに対しては成り立ちます。
垂直抗力、つまり床が「物体を」押す力というのはあくまで「物体」にかかる力であり、作用点も物体にあります。物体が床と接しているということは当然床にしても物体と接しているということなので、床も物体から「物体が床を押す力」を受けるわけでこれが作用反作用の法則ですよね。この2物体間のやり取りだということをわかりやすくするためか、間に点を書くこともありますが、高校に入ったらそんな書き方なんて全くしません。なぜなら、実際どこに作用点があるのか見てもわからなくなるからです。指示されたり、学校の定期テスト以外ではそんな間に点をとって書く書き方はせずに、きっちりと作用点を明確にして2つ分けて書いた方がいいと思います。

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物体にかかる力は、重力等の例外を除いて、触れているものから受けます。
したがって、台車にかかる力は、まず重力がかかることはわかるとして、台車が触れているものは床がありますから、床から抗力も受けることがわかると思います。

ゲスト…

次に、重力を、斜面に垂直な成分と、平行な成分に分解します。
この台車は、このまま坂道を転がっていくことは容易に想像できると思いますが、台車は斜面方向に、重力の斜面に平行な成分由来の力を受けていて、斜面に垂直な方向は重力の斜面に垂直な成分と垂直抗力とが打ち消し合っていることがわかります。(物体は力をかけられている方向に動くので)

力の合成分解は、高校の数学の知識が必要なので、「2つの力を合成すると、その2つの力の矢印でできる平行四辺形の対角線の矢印の力になる」と暗記。今回はその逆をしたということです。黄色の矢印と緑の矢印を合成すると、その2つの矢印でできる平行四辺形の対角線の、オレンジの矢印の力になりますよね。オレンジの重力を、黄色の力と緑の力の2つの力に置き換えると、動いた方向と重力・垂直抗力がかかる方向が違っていてわかりにくかったものをまとめることができます。

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