力学の間違いの8割はここ！予備校では教えてくれない力の書き方を例題とともに徹底解説！

悩んでる人

物体に力を書き込むときに、いつもミスしてしまうのですが、どうすればいいですか？

実は、そういう悩みを持っている人は、君だけではないんだ！しっかりとコツを押さえれば間違えることはなくなるよ！

塾長

力学では、それぞれの物体に働く力を書き込むことが多くありますが、これを間違えてしまうと、大問まるまる落としてしまいます。

ですが、しっかり力の書き方を押さえることで、誰でも簡単に、しかも正確に力を書き込むことができます！

そこで今回は、力学の基礎でもある力の書き方について、詳しく紹介していきます！

力の種類は3種類ある！

我々が生活している中には、大きく分けて3つの力があります！

場から受ける力（接触せずに働く力）

場から受ける力とは、空間の状態が変化して、物体に接触しなくても力を受けるちからのことです！

例えば、我々地球上で常に重力を受けながら生活しています。

これも場から受ける力ですね！

また、磁石なども近づけるだけで、力を受けるので場から受ける力になります。

接触力（接触することで働く力）

接触力は、その名の通り、物体同士が接触することで受けるちからのことです！

この接触力の例として、抗力や摩擦などが挙げられます。

慣性力

慣性力とは、物体がその場にい続けようとする力のことです！

悩んでる人

イマイチわからないのですが、、、

例えば、電車が発車するときに、バランスを崩したりするよね！あれは、電車は動こうとするけど、人はその場に止まり続けようとして、電車とは逆向きの力が働くからなんだ。

塾長

つまり慣性力は、『動いていたものが、突然止まろうとするとき』あるいは、『止まっていたものが、突然動いた時』に感じる力のことです！

これら3つの力が、物理の問題にも絡んでくるので、しっかりと覚えておこう！

力の描き方のポイント！

それでは、力の描き方について紹介していきます！

力を描くときに気をつけるポイントは、以下の3つです。

それでは、例題とともに見ていきましょう！

例題

質量mの板が、壁に対して斜めに立てかけられて静止している。自分で文字を決定して力を描き込みなさい。ただし、地面と物体の間には摩擦が働いているものとする。

※まずは、答えを見る前に自分で考えてみましょう！上の手順通りにやれば必ず解けるはずです。

それでは一緒に見ていこうか！

塾長

まずは、『着目物体の数だけ図を描く！』でしたね！

今回、着目物体は、立てかけられている質量mの板のみなので、図は1個で大丈夫です。

次に『場から受ける力を描く』ので、ここでは重力を描き込んでいきます！

これで完了です！

最後に、『他物体との接触点に印をつけ、そこを根本として、物体が受ける接触力のみを描く！』ということを行っていきましょう！

まずは、他物体との接触点に〇を書きます。

板は、壁と地面の2か所に接触していますね！

板は、この2か所から、地面からの垂直抗力を受けています。

その大きさを、N,N'とすると、

このように描けますね！

接触力は、着目物体が与える力ではなく、着目物体が受ける力のみを描くので、気をつけましょう！

塾長

わかりました！これで作図はおしまいですね！

まだまだ！摩擦を忘れてるよ！

塾長

悩んでる人

忘れてました！けど摩擦って向きが難しいんですよね、、

摩擦の向きで困ったら、以下のように考えるとうまくいきますよ！

今回は、板にかかる摩擦を知りたいので、板にひだをつけてみます！

この後は、板が極端にずれた場合を考えます！

極端にずれた場合とは、『摩擦がなかったらどのようにずれるか』ということです！

塾長

本来、摩擦がなければ、板はズルズルすべって、右に向かって倒れますよね。

その時、板についたひだはどのように動きますか？

あ！ひだは左に向きます！

その通り！その向きが、そのまま摩擦の向きになるよ！

塾長

よって、摩擦を描き込むと、このような図が出来上がります！

まとめ

今回は、力学の間違いが多い、力の作図について紹介してきました！

大事な点をまとめると、以下のようになります。

本当に大切な内容ですので、しっかりと書けるようにしておきましょう！

さらに、問題演習が、下のページになりますので、そちらも合わせてご覧ください！

今回は以上です。

関連記事力学でつまづくな！！予備校では教えてくれない力の書き方を例題とともに徹底解説