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静力学の法則③(重力と垂直抗力だけを用いた例題)-物理学科の物理解説部屋-

第1章:静力学の法則

1.3:重力と垂直抗力だけを用いた例題

図1のように床の上に物体B(質量\(m_A\))を乗せ、さらにその上に物体A(質量\(m_B\))を置いた場合について考えていく。

 

 

考え方
  • まず重力を考える
  • 各物体に関して、触れているところからどのような力が働くかを考える

 

この考え方にしたがって物体に働く力を分析していこう。

 

手順1

まず重力(\(m_Ag\)と\(m_Bg\))を書く。

 

 

手順2

物体Aから物体Bに働く垂直抗力Nがある。(これがないと物体Aが落ちる)

 

 

手順3

物体Bから物体Aへ力が働いたのだからAからBにも同じ力が働く。

 

 

手順4

床から物体Bに働く力がある。(これがないと物体Bが落ちる)

 

 

手順5

手順3と同様にBから床へも力が逆向きに働く。

 

 

以上の手順1〜5を踏まえて、それぞれの力の間に成り立つ式を考えていきたい!!

まず、物体Aが上にも下にも動き出さないことから

\(m_Ag=N\)  (式①)

次に物体Bが上にも下にも動かないためには

\(m_Bg+N=N’\)(式②)

式②に式①を代入すれば

\(N’=(m_A+m_B)g\)

以上より物体A、物体Bに働いている垂直抗力は異なることがわかる。

 

まとめ

物理を考えていく上で重要になってくる考え方は

 

”物理は局所的である”

 

ということ!

 

これを言い換えると、

 

この場所で起こっていることを知るには、この場所で得られる情報で十分。

 

ということだ。

 

つまり、物体Aについて知りたければ物体Aに注目して、物体Bについて知りたければ物体Bにのみ注目すれば良いということだ!!

 

そこで得た式同士を繋ぎ合わせれば、全体についても式として表せるようになる!!

 

 

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