力を図で正しく表すには『大きさ・向き・作用点』の三つが欠かせません。複数の力を一つにまとめる合成と、一つを分ける分解も、機械を理解する第一歩です。
黒崎 サニー
先生、力ってさ、強さだけ分かればいいんじゃないの？
腕相撲なら『どれだけ強く押すか』が全てじゃん！
緑川 カナ 先生
ふふっ、それだけじゃ足りないのよ。
力を正しく表すには力の三要素が必要なの。
大きさ、向き、作用点の三つね。
栗原 せな
補足すると、作用点は力がはたらく点、向きは力の働く方向、大きさは力の強さです。
矢印で描くと、長さが大きさ、矢の向きが向き、根元が作用点を表します。
黒崎 サニー
なるほど、同じ強さでも押す向きが違えば結果が変わるもんね。
バスケのパスも方向が命だし！
緑川 カナ 先生
その通り。
次に、二つ以上の力を一つにまとめることを合成といって、その結果を合力と呼ぶのよ。
麦倉 ふわり
ふぇぇ〜、力を足し算するんですかぁ？
緑川 カナ 先生
同じ向きならそのまま足すの。
でも向きが違うときは平行四辺形の法則を使うのよ。
二つの力を二辺とする平行四辺形の対角線が合力になるの。
栗原 せな
逆に、一つの力を二つに分けることを分解といい、分けた力を分力と呼びます。
斜面上の物体を考えるときによく使いますね。
黒崎 サニー
要は、合成は『まとめる』、分解は『バラす』ってことか！
坂道でボールが転がるのも、重力を坂に沿う向きと垂直な向きに分けて考えるんだね。
緑川 カナ 先生
よく理解したわね。
特に直角に交わる二つの力なら、合力の大きさは三平方の定理で求められるのよ。
麦倉 ふわり
えへへ、直角三角形の一番長い辺ですねぇ。
確認クイズ
大きさ3Nと4Nの二つの力が、互いに直角にはたらくときの合力の大きさはいくらか。
- 1 N
- 5 N
- 7 N
- 12 N
こたえを見る
正解: 2. 5 N
正解は2。直角にはたらく2力の合力は三平方の定理で求めます。√(3²+4²)=√25=5Nです。
