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5分でわかる!力の分解と坂の運動

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この動画の要点まとめ

ポイント

力の分解と斜面の物体

中3 物理8 ポイント2

これでわかる!
ポイントの解説授業
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力の分解の考え方を使って、少し難しいことを考えて見ましょう。

斜面の物体にかかる力は、重力の分力と抗力を使って考える

中3 物理8 ポイント2

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図の左のように、斜面に台車があります。
この台車を手で引っ張っていますね。
つまり、この手を離すと、台車は斜面を下っていきます。
次に、図の右側はどうでしょうか?
右側は、左側よりも勢いよく下っていきますね。
それでは、どうして台車は下っていくのでしょうか?
分力の考え方を使いながら、探っていきましょう。
まず、台車にはたらいている力を考えます。
地球上にある物体には、地球に引っ張られる「重力」がはたらいています。
さらに、この物体は斜面に触れていますね。
そのため、物体は斜面に垂直に押されています。
また、今は斜面を下っているときの力を考えているので、手で引っ張る力は考えません。
それでは、この2つの力がはたらくと物体はどうなるか、考えてみましょう。
まずは、右下向きとその垂直な向きに点線を引きます。
重力をこの2つの方向に分けましょう。
力をわけるためには、矢印の先端から点線に平行な線を引くのでしたね。
このように四角形をつくると、重力の分力を考えることができました。
この場合、台車はどのように動くでしょうか?
まず、斜面に垂直な方向から考えていきます。
斜面に垂直な方向には、重力の分力の他に、斜面が台車を押す力がはたらいていますね。
実はこの2つの力は打ち消し合うのです。
2つの矢印は反対向きで、長さも等しいからですね。
すると、残るのは、右下方向の力です。
この右下方向の力によって、台車は右下方向に動いていくのです。

中3 物理8 ポイント2

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次に図の右についても考えてみましょう。
台車の中心から、下方向に重力をかきます。
さらに斜面に垂直な方向に抗力を表す矢印をかきます。
重力の矢印を、右下向きとその垂直な向きに分けましょう。
2つの向きに平行な線を引いて、四角形をつくるのでしたね。
これによって、2つの矢印ができました。
この場合にも、斜面に垂直な分力と抗力が打ち消しあいます。
ですから、残るのは右下向きの分力ですね。
この力によって、台車は斜面を下っていくわけです。

中3 物理8 ポイント2

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最後に図の左と右を比べて見ましょう。
重力を表す矢印は同じ長さですね。
しかし、右下向きの力は、図の右の方が大きいですね。
ですから、図の右の方が、台車が勢いよく下っていくわけですね。

中3 物理8 ポイント2

Itami

この授業の先生

伊丹 龍義 先生

教員歴15年以上。「イメージできる理科」に徹底的にこだわり、授業では、ユニークな実験やイラスト、例え話を多数駆使。

力の分解と坂の運動
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