物理基礎:力の合成

<ポイント>
・2つの力と同じはたらきをする、1つの力を合力という
・「合力を求めること」を力の合成という
・一直線上にない2力の合成は、平行四辺形の対角線で考える
物体の1点に2つの力がはたらくとき、それら「2つの力と同じはたらきをする、1つの力」を合力といいます。

この「合力を求める」ことを、力の合成といいます。 
(2つの力を1つに「合わせる」ということ)

(1)一直線上にある力の合成
①向きが同じ力の合成
合力の大きさは、「2力の大きさの和」となる。
向きは、2つの力と同じ向きとなる。
力の合成1

②向きが逆向きの力の合成
合力の大きさは、「2力の大きさの差」となる。
向きは、2つののうち「力の大きい方」と同じ向きとなる。
力の合成2

(3)一直線上にない力の合成
2つの力を「2辺とする平行四辺形」を作図する。
そして、その平行四辺形の対角線が合力となる。
力の合成3

(4)力の分解
力を分解したい場合は、「合成と逆の作業」をすることで求められます。

分解しようとする力(上図の赤)を対角線とする平行四辺形を作図したとき、
その2辺(青と緑)が分解した力となります。

<補足>
なお、力を分解するときに、「三角比を用いて計算で分力の大きさ」を求めることができます。

分解したい力と、分解したい力 F と x軸とのなす角をθとするとき、

Fx = F・cosθ
Fy = F・sinθ

となります。

その逆(合成したときの大きさ)も求めることができ、
F = √{(Fx)2 + (Fy)2}
となります。

<まとめ>
・2つの力と同じはたらきをする、1つの力を合力という
・「合力を求めること」を力の合成という
・一直線上にない2力の合成は、平行四辺形の対角線で考える

 

※ 理解を優先するために、あえて大雑把に書いてある場合があります

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