物理
高校生

高校物理についてです まず地面に置かれた質量mの物体について考えます(空気抵抗は考えない・重力が働く方向を+とする)
その物体には+方向に重力が、−方向に垂直抗力が働いています。合力は0です
その物体に−方向に重力より小さな力(以下W)が働いたとします。その時、
+方向に働く力は重力+Wであり、垂直抗力は+方向の力とつり合うから 重力+W=垂直抗力 よって力がつり合うから物体は運動しない
また
物体に働く合力=重力+垂直抗力+W 重力と垂直抗力はつり合うから 物体に働く合力=W よって物体は−方向に加速度運動をする
の2つの場合が言えると思います。しかしこれらは矛盾しているのでどちらか、或いは両方の考え方が間違っていると考えられます
この矛盾を解決する方法を教えて下さい
僕は新高一なので、基礎的な物理の知識しか持っていません(運動方程式くらいはわかります)

物理 物理基礎 重力 垂直抗力 運動方程式 高一

回答

まず、 
>その物体には+方向に重力が、−方向に垂直抗力が働いています。合力は0です
 その物体に−方向に重力より小さな力(以下W)が働いたとします。その時、
 +方向に働く力は重力+Wであり、垂直抗力は+方向の力とつり合うから 重力+W=垂直抗力 よって力がつり合うか 
 ら物体は運動しない
 
とりあえず、地面に置かれた質量mの物体について考えているのだから、動いていないことは確かです。
また、動いていないから力がつりあっていることも確かです。
で、Wは-方向(上向き)に働いたのですよね。
ということは、今回、物体に働いた力は、-方向(上向き)のWと-方向(上向き)の垂直抗力と+方向(下向き)の重力ですよね。で、力がつりあっているから、-方向(上向き)の力=+方向(下向き)の力 すなわち、
                   W+垂直抗力=重力 になります。
よって、一つ目の考え方は間違えていますよ。

>物体に働く合力=重力+垂直抗力+W 重力と垂直抗力はつり合うから 物体に働く合力=W よって物体は−方向に加速度
 運動をする
 
 物体に働く合力=重力+垂直抗力+W はあってますよ。
 なぜ、重力と垂直抗力はつり合う、と思うのですか?そうとは決まってないですよ。垂直抗力=mgではないですよね。
 正しい考えは、地面に置かれた質量mの物体について考えているのだから、動いていないことは確かです。
 また、動いていないから力がつりあっていることも確かです。
 力がつりあっているから、合力=0になります。
 よって、重力+垂直抗力+W=0  です。

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