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物理 高校生

高校物理基礎、力の分解について質問です。 画像の問題(発展例題13 斜面上の物体にはたらく力のつりあい)で、 F2とN2の大きさをWを用いた式で求めるために垂直抗力N2を分解しているのですが、ここではなぜ垂直抗力を分解するのでしょうか。また、なぜ垂直抗力を分解できるのでし... 続きを読む

発展例題 13 斜面上の物体にはたらく力のつりあい 傾きの角が30°のなめらかな斜面上にある, 重さ W〔N〕の物体に, 斜面に平行な 方向に力を加えた場合(図1) と, 水平方向に力を加えた場合(図2), 物体はともに 斜面上で静止した。 図 1, 2 W F₁ において, 物体に加えた力の W 大きさを F1 〔N〕, F2〔N〕, 物 体が斜面から受ける垂直抗 力の大きさを N1 〔N〕, N2〔N〕 図 1 とするとき, F1 F2, N1 と N2 の大小関係をそれぞれ式で表せ。 考え方 解答 図1′から, F=Wsin30°= 1/23W[N] 図1:斜面に平行な方向と垂直な方向に力を分解・ 図2: 水平方向と鉛直方向に力を分解 N₁=W cos30°= √3 W[N] √√3 2 図2′から, F2=Nzsin30℃, N2cos30°= W W cos30° = よって, N2=- 別解 図1" : カFと垂直抗力 N1 の合 力が重力Wとつりあう。 130° 図2" : F2と重力 Wの合力が, 垂直抗力 N2 とつりあう。 N₁ Wsin30° 130° 図 1´ 2√3 W (N), F₂=1N₂=√3 W (N) 3 N₁ 130° 図から明らかに, Ni<N2 また,F1=Wsin30°= 1/23W [N], F2=Wtan30°= 図 1” W cos30° = √√3 130° 図2 各方向ごとの力のつりあい N2 N2sin30° 30° F2 N2 30° ■ N2cos30° 図2′ W Fx<F2, N<N2 ・F2 図 2" ・W〔N〕 よって FF2 F2

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