発展例題5
斜面上で静止する物体 三角比
発展問題77, 79
図のように,水平とのなす角が0のなめらかな斜面上に,質量
mの物体を置き,水平方向に大きさFの力を加えて静止させた。
重力加速度の大きさをgとして,力の大きさFと,物体が斜面か
ら受ける垂直抗力の大きさを求めよ。
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指針
これらの力を互いに垂直な2つの方向に分解し,
各方向で力のつりあいの式を立てる。
解説垂直抗
力をNとすると,物
体が受ける力は図の
ようになる。鉛直方
向と水平方向のそれ
ぞれの力のつりあい
から,
物体が受ける力はつりあっている。
別解)物体が Nk
受ける力を,斜面に
Fcos0
平行な方向と垂直な
F
N*
\Ncos 0
方向に分解してもよ
mgsin0
い。この場合,各方
向における力のつり
あいから,
Fsin0
mgcos0
mg
Nsin0
F
平行:Fcos0ーmgsin0=0
F=mgtan0
垂直:N-mgcos0-Fsin0=0
式のに求めたFを代入して,
…D
mg
mg
鉛直:Ncos0ーmg=0 N=
sin'0
mg-
cose
N=mgcos0+Fsin0=mgcos0+
coso
自県
これにNを代入し,
水平:F-Nsin0=0
mg(cos°0+sin°0)
mg
cos0
三
cos0
mg
Cos0
×sin0=mgtan0
F=Nsin0=
人Y