これまで学んできた力の合成は全て一つの点(作用点)から力が複数個出ていた時のものでした。
今回学ぶのは別々の場所で平行な力がかかった時の合成方法です。
平行な力ってどんなイメージ？身近な例から考えてみよう
例えば男女の二人の人が後ろからトラックを押しているところを想像してみてください。
もちろん男の人の方が力が強いので大きな力で押すことができます。
女の人は男の人と比べて力が弱いので比較的小さな力で押します。
その時の二人の合力はどこに働いてどのくらいの大きさになるのか、これが平行な力の合成です。
少し想像ついたでしょうか？
平行な力の合成にも解法が二つあります。
図式解法と算式解法です。
ただ、図式解法も算式解法も理解するのに時間がかかります。
できるだけ丁寧にわかりやすく解説するつもりですが、考え始めてしまうと訳が分からなくなるかもしれないので、「こういうものなのか、」とどこかで区切りをつけることをお勧めします。
今回は図式解法の説明をしていきたいと思います。
では、下の例題をもとに考えていきましょう。
例題
【平行な力の合成】図式解法
さて、解法に移っていきましょう。
まず使うものは示力図と連力図です。
示力図の説明は前回「複数力の合成」にて説明していますのでそちらでご確認ください。
問題は連力図です。
どうやって書いていけばよいのでしょうか？
連力図の書き方も含めて平行な力の合成方法 図式解法の説明をしていきたいと思います。
最初に書いておきますが、これから書く図が何なのか、どういう意味があるのか、など考えてはいけません。(考え始めるとわけわからなくなっていきます。)
後々分かってくるようになっていくので、今は手順だけ覚えましょう。
①まずP1,P2の合力を示力図を用いて求めます。
これは書き方が少し悪いですね。
簡単に言うと問題用紙の空いているところにP1,P2を縦につなげて書くということです。
分力は平行な力なので合力はそれぞれの力を足してあげるだけで合力の大きさが出ます。
②示力図の任意の位置にO点(これを極点といいます)を定めます。
そして極点とそれぞれの力の先端を直線で結びます。(これを極線といいます)
それぞれの曲線に分かりやすく番号を振っておきましょう。
③連力図でP1の作用線上の任意のA点より極線①,②に平行な線1,2をひきます。(これらを連力線といいます)
④連力線2とP2の交点をBとし、極線③に平行な連力線３をひきます。
⑤連力線1と3の交点部分に示力図の合力Rを移動します。
…とお疲れさまでした。
慣れると意外と簡単ですが、やはり手順は多いですね。
ちなみにですが、極点やA点など任意で決めるところがあります。
これは、どこを極点にしても、どこをA点にしても(P1の作用線上で)答えは同じになるということです。
なので、できた連力図は人によってバラバラということになります。
ないとは思いますが、宿題を写したり、カンニングしたりしたならすぐにばれます。
気を付けてください。
さて次回は算式解法です。
これまでは図式解法の方が分かりやすく算式解法の方が難しいと感じていたかもしれませんが、今回は逆です。
算式解法の方がやることは楽に感じると思います。
ぜひご覧ください。
