高校物理

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5分でわかる!力の向きと力のモーメント

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5分でわかる!力の向きと力のモーメント

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この動画の要点まとめ

ポイント

力の向きと力のモーメント

高校物理 運動と力35 全部(赤入り)

これでわかる!
ポイントの解説授業
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力のモーメントは、うでに対して力が直角の場合、 (うでの長さ)×(力)=rF で求めることができましたね。では、うでに対して力が直角でない場合はどう計算したらよいでしょうか。

高校物理 運動と力35 上の図

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上の図を見てください。棒と回転軸Oが示されてあり、うでに対して力Fが斜め方向にはたらいています。

平行方向の力のモーメントはゼロ!

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力が斜めのときは 分解 して考えるようにしましょう。つまり、力を うでに対して直角な方向と平行な方向に分解する のです。

高校物理 運動と力35 Fの矢印を直角、平行方向に分解した図

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ここで、うでに対して平行な方向に分解された力に注目してください。棒を回転軸に向かってまっすぐ押しているだけ、ということに気付けましたか?この力には回転させる能力がありません。したがって、 うでに対して平行な方向の力はモーメントの計算において考えなくて良い のです。

モーメントは、垂直方向の力だけ考える!

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次に、垂直な方向に分解された力を見てみましょう。これはうでに対して垂直な力、つまり うでを回転させようとする力 になります。この力をFとおくと、下のように回転軸Oの周りの力のモーメントを導くことができます。

高校物理 運動と力35 図の下側のテキスト =r⊥Fはカット

力を分解するのではなく、長さを分解する方法もある

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モーメントは、 ”うでの長さを分解する”方法 でも計算をすることができます。

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例えば、先ほどの図で力Fの矢印を伸ばします。この伸ばした線を 作用線 と呼びます。作用線に向かって回転軸Oから垂線を伸ばし、Oから垂線の足までの長さをrと呼びます。このようにすると、力Fは長さrのうでに対して垂直な力と考えることができますね。したがって、力のモーメントはr×Fと計算することもできます。

POINT
高校物理 運動と力35 全部(赤入り)
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力のモーメントは、うでに対しての力を直角な成分に分解するか、力に対してのうでの長さを直角な成分に分解するか、2通りの方法で求めることができます。

Suzuki

この授業の先生

鈴木 誠治 先生

知識ゼロからでもわかるようにと、イラストや図をふんだんに使い、難解な物理を徹底的にわかりやすく解きほぐして伝える。

力の向きと力のモーメント
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