垂直抗力 – 問題点と解決策

ニュートンの運動法則における問題解決 – 垂直抗力 

1. 下の図に示すように、物体がテーブルの上に置かれている。物体の質量は 1 kg である。重力加速度は 9.8 m/s² である。テーブルが物体に及ぼす垂直抗力を求めよ。

垂直抗力---問題と解答-1-1

既知:

質量(m)= 1 kg

重力加速度 (g) = 9.8 m/ s²

重量 (w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s² ) = 9.8 kg m/s² = 9.8 ニュートン

求めるもの:垂直抗力(N)

解決策:

垂直抗力 – 問題と解決策 2

物体はテーブルの上に静止しているので、物体にかかる正味の力はゼロです(ニュートンの第一法則または第二法則)。物体の重力は地球の中心に向かって鉛直下向きに作用します。重力と釣り合うためには、物体に別の力が作用する必要があります。物体はテーブルの上に静止しているので、テーブルはこの上向きの力を及ぼします。テーブルが及ぼす力は、しばしば垂直抗力(N)と呼ばれます。垂直とは、垂直であることを意味します。

上向きを正のy方向とします。物体にかかる正味の力は次のとおりです。

∑ Fy = 0

N – w = 0

N = w

N = mg

N = 9.8ニュートン

テーブルが物体に及ぼす垂直抗力は、上向きに9.8Nである。

[irp]

2. テーブルの上に2つの物体が置かれている。物体1の質量( m1 ) = 1 kg、物体2の質量(m2 ) = 2 kg、重力加速度(g) = 9.8 m/s2。m2がm1に及ぼす垂直抗力と、テーブルがm2に及ぼす垂直抗力の大きさと方向を求めよ。

垂直抗力 – 問題と解決策 3

解決策

垂直抗力 – 問題と解決策 4

既知:

物体1の質量(m1 )=1kg

物体2の質量(m2 )=2kg

重力加速度 (g) = 9.8 m/ s²

物体1の重量( w1 )=m1g =(1)(9.8m/s2 )=9.8kgm/s2 = 9.8ニュートン

物体2の重量(w2 )=m2g =(2)(9.8 m/s2 )=19.6 kg m/s2 = 19.6ニュートン

求む:N1とN2

解決策:

(a) m 2がm 1に及ぼす垂直抗力(N 1 )

N 1 = w 1 = 9.8ニュートン

N1の方向は上向きです。

(b) テーブルがm2に及ぼす垂直抗力(N2 )

N 2 = w 1 + w 2 = 9.8 ニュートン + 19.6 ニュートン = 29.4 ニュートン

N2の方向は上向きです。

[irp]

3. テーブルの上に物体が置かれている。物体の質量は 2 kg、重力加速度は 9.8 m/s² である。力 F の大きさは 10 ニュートンである。テーブルが物体に及ぼす垂直抗力の大きさと方向を求めよ。

垂直抗力 – 問題と解決策 5

解決策

垂直抗力 – 問題と解決策 6

既知:

物体の質量(m)=2 kg

重力加速度 (g) = 9.8 m/ s²

重量 (w) = mg = (2 kg)(9.8 m/s² ) = 19.6 kg m/s² = 19.6 ニュートン

力F(F)=10ニュートン

求む:垂直抗力の大きさと方向(N)

解決策:

垂直抗力の方向は上向きです。

垂直抗力の大きさ:

∑ F = 0

N – F – w = 0

N = F + w

N = 10ニュートン + 20ニュートン

N = 30ニュートン

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4. テーブルの上に置かれた物体。物体の質量は 1 kg、重力加速度は 9,8 m/s² 、力 F₁は10 N、力 F₂は20 N です。テーブルが物体に及ぼす垂直抗力の大きさと方向を求めなさい。g = 9.8 m/ s²

垂直抗力 – 問題と解決策 7

解決策

垂直抗力 – 問題と解決策 8

既知:

質量(m)= 1 kg

重力加速度 (g) = 9.8 m/ s²

重量 (w) = mg = (1 kg)(9.8 m/s² ) = 9.8 kg m/s² = 9.8 ニュートン

F 1 = 10ニュートン

F 2 = 20ニュートン

求む:垂直抗力の大きさと方向(N)

解決策:

垂直抗力の方向は上向きである。

垂直抗力の大きさ:

∑ F = 0

N – F 2 – w + F 1 = 0

N = F 2 + w – F 1

N = 20ニュートン + 9.8ニュートン - 10ニュートン

N = 19.8ニュートン

[irp]

5. 物体の質量 (m) = 2 kg、重力加速度 (g) = 9.8 m/s² 、角度 = 30 °。物体に作用する垂直抗力の大きさと方向を求めなさい。

垂直抗力 – 問題と解決策 9

解決策:

垂直抗力 – 問題と解決策 10

wは重量、w xは重量の水平成分、w yは重量の垂直成分、Nは垂直抗力です。

既知:

質量 (m) = 2 kg

重力加速度 (g) = 9.8 m/ s²

重さ (w) = mg = (2 kg)(9.8 m/s² ) = 19.6 kg m/s² = 19.6 ニュートン

w x = w sin 60 o = (19.6 N)(0.5) √ 3 = 9.8 √ 3ニュートン

w y = w cos 60 = (19.6 N)(0.5) = 9.8ニュートン

求めるもの:垂直抗力(N)

解決策:

∑ F = 0

N – w y = 0

N = w y

N = 9.8ニュートン

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