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。

力のはたらきについての基本的なことはこちらを参考に。→【力のはたらき】

 

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1.力を図示する

物体に加わる力は矢印で表します。

 

 

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ります。

その接している面に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”“天井”」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”“ばね”」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。

 

 

POINT!!

・作用点は物体どうしが接するところにある!

 

 

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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2力を見比べると以下の条件を満たしています。

力の大きさは同じ

力の向きは互いに逆向き

力は同一直線上にある

これをつり合いの3条件と呼びます。

 

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3.力がつりあっているときの運動の状態

*ここからは中3向けの内容です。

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。

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。

 

 

POINT!!

・力を矢印で作図できるように。特に作用点を正確に。

・力がつりあっている ⇒ 運動の状態(速さや向き)は変化しない。

コメント(承認された場合のみ表示されます)

  1. 質問です。
    天井から重りを吊り下げたときの力のつりあいについて

    ①天井が糸を引く力 ②糸が天井を引く力 ③糸が重りを引く力 ④重りが糸を引く力 ⑤重力
    があります。

    ①と②がつりあう ③と④がつりあう となると ⑤が下向きに余ってる?ので釣り合ってないじゃん と思いました。

    答えには③と④がつりあう  ⑤と③がつりあう となっていますが、重複してんじゃん。
    とツッコミたくなりました。
    何が間違っていますか?
    わかりやすく解説お願いできますか?

    • ジョン太郎様
      コメントありがとうございます。

      つり合いの関係にあるのは①と④、③と⑤だと思います。
      問題があれば詳しくわかるのですが…

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