机の上には垂直抗力がかかる「力のつりあい」超入門

引っ張っているのに動かないのはなぜ?

物体に力を加えると当然力を加えた向きに動きます。しかし、つな引きをイメージしてみると、全力で引っ張っているにも関わらず、つなは動きません。

理由はもちろん反対で相手もつなを引っ張っているからです。

このように、物体に2つの力が加わって、物体が動いていない(静止)場合、その2つの力はつりあっているといえます。

今回は物理の基礎の力のつりあいについて考えていきます!

 

力がつりあう条件はなんだろう?

つりあいの条件について考えみましょう。

条件を調べるために、下の写真のように、厚紙に穴をあけて、穴に通したひもをばねばかりで力を測りながら、2つの力のつりあいをつくりました。

このように、5つうちのどの2つ穴を選んでつりあいを作っても、2つのばねばかりは一直線上にありました。そして当然ばねばかり向きは逆向きでした。

また、ばねばかりの目盛りを読むと、2つとも同じ値を示しました。

これらの結果からつりあいの条件は

①2つの力の大きさが等しい

②2つの力が一直線にある

③2つの力が逆向きにはたらいている

この3つが成り立つ必要があることがわかります。

 

つな引きの例では、お互いに「引き合って」いましたが、物体をお互いに「押し合って」も同じように物体が動かない状態にすることができますね。

 

机の上の本が落ちないのはなぜ?

さて、当たり前のことですが、投げた本は重力に引っ張っぱられて下に落ちますが、机の上にあると落ちません。

しかし、机の上の本にも重力がかかっているはずです。でも本は動いていないということは、重力につりあう上向きの力があるはずです。

 

では、何が本に上向きに力を加えているのでしょうか?

投げた本と机の上の本の違いは、机に触れているかどうか、が違います。つまり、机が本を上向きに押しているんです!

このように机が本を押す力を垂直抗力といいます。

垂直抗力のおかげで私たちも、地面から上向きの力を受けているので、地球の重力に引かれて下に落ちることがないんですね!

 

ほかにも、重たい物体を押しても動かない時は、押す力と、摩擦力がつりあっているというわけですね。

 

まとめ

力がつりあう条件は①力の大きさが等しい②一直線上にある③逆向きの力である

机の上の本が落ちないのは、机から垂直抗力がはたらいているから

中3物理
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プロフィール
ゆうしろ

公立中学校の現役教員です。
専門は生物学で、中学・高校理科の教員免許を持っています。
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理科の授業を「何度でもふりかえる」ことが出来るように、知識+思考力がつくサイトにしていきます!

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コメント

  1. […] です。これは、力のつりあいと同じですよね。次に作用・反作用と力のつりあいの違いについて考えていきましょう。 […]