中1・中3物理【力のつり合い】

このページでは「力のつり合い」について解説しています。

※指導要領の改訂により、2020年以降に中1になった人は中1でこの単元を学習します。(今までは中3で習っていました)

この単元の理解を深めるには以下の単元を押さえておきましょう。

→【力のはたらき】←

1．力を図示する

物体に加わる力は矢印で表されましたね。

この中でもっとも大事なのは作用点＝力のはたらく場所です。

作用点は物体同士が接しているところにあるんです。

床に物体が置いてあったとしましょう。

このとき床と物体が接しています。

その接している面に作用点がある(力がはたらいている)ということです。

ただし例外もあります。

・接していなくてもはたらく力

⇒　重力・磁力・静電気力の3つです。

・特に重力を図示する場合はその作用点は物体の真ん中に書きます。
⇒　向きは必ず地球の中心に向かう方向、つまり下向き。

では↓のように、天井・ばね・おもりの図を考えてみます。

ここで

①おもりにはたらく重力

②ばねが天井を引く力

③おもりがばねを引く力

を作図してみます。

①おもりにはたらく重力

重力なので作用点はおもりの真ん中。

そこから下向きに矢印を引く。

②ばねが天井を引く力

「“ばね”が“天井”を」と書いているので作用点はばねと天井の接しているところ。

そして天井を引っ張るので下向きの矢印になります。

③おもりがばねを引く力

「“おもり”が“ばね”を」と書いているので作用点はおもりとばねの接しているところ。

ばねを引くので下向きの矢印になります。

2．力のつり合い

AくんとBくんが↓のようにロープを使って綱引きしているとしましょう。

「Aくんがロープを引く力」「Bくんがロープを引く力」を書いてみると↓の図のようになりますね。

この2つの力の大きさが等しければロープは左右のどちらにも動かないですね。

このようなとき「2力がつりあっている」と言います。

言い換えると

・2つの力が打ち消し合っている

・つまり力がはたらいていないのと同じ状態になっている

このとき運動のようすが変化しません(この場合は静止したまま)。

この2力を見比べると以下の条件を満たしています。

①力の大きさは同じ

②力の向きは互いに逆向き

③力は同一直線上にある

3．力がつりあっているときの運動の状態

■力がつりあっているときは運動の状態は変化しない。

ある物体にはたらく力がつりあっているとき、その物体の運動の状態は変化しません。

また反対に、運動の状態が同じままならば、その物体にはたらく力はつりあっています。

①静止し続けている物体

⇒　物体にはたらく力はすべてつりあっている。

②等速直線運動をし続けている物体（＝運動の状態(速さ・向き)が変化しない）

⇒　物体にはたらく力はすべてつりあっている。

反対に

力がつりあっているとき運動の状態は変化しません。

①静止している物体は静止したまま。

②等速直線運動をしている物体は等速直線運動をしたまま。