物理基礎:斜面上の物体にはたらく重力の分解

<ポイント>
・重力は(物体に対して)鉛直下向きにかかる
・(斜面上の物体にかかる)重力は「斜面に平行な分力」「斜面に垂直な分力」に分解できる
・〔斜面に平行な分力〕=mg・sinθ、〔斜面に垂直な分力〕=mg・cosθ
斜面上に置かれた物体には、重力がかかります。
その重力は(物体に対して)鉛直下向きにかかりますが、このままでは計算しにくいため、力を分解して考えます。

(斜面上の物体にかかる)重力は「斜面に平行な分力(f1)」「斜面に垂直な分力(f2)」に分解できます。

斜面の分力2

斜面の分力2

台の斜面と床面のなす角の大きさをθとするとき、
〔斜面に平行な分力(f1)〕=mg・sinθ
「斜面に垂直な分力(f2)」=mg・cosθ
と表すことができます。

この〔斜面に平行な分力(f1)〕=mg・sinθ
がはたらくことによって、「物体は斜面をすべりおりよう」とします。

また、(斜面から)物体にかかる垂直抗力 N の大きさは、「斜面に垂直な分力(f2)」の大きさに等しくなります。
つまり、f2 = N が成り立っていて、力のつり合いが取れています。

<補足>
分力を求める方法として三角比を用いて説明していますが、θ=30°など具体的な数字が分かっている場合は、無理に三角比を使う必要はありません。
ふつうに、1:2:√3 の比を使って求めることができます。

ただ、いつも具体的な値が与えられているわけではないので、できるだけ三角比を使って考える習慣をつけるようにしてください。

<まとめ>
・重力は(物体に対して)鉛直下向きにかかる
・(斜面上の物体にかかる)重力は「斜面に平行な分力」「斜面に垂直な分力」に分解できる
・〔斜面に平行な分力〕=mg・sinθ、〔斜面に垂直な分力〕=mg・cosθ

 

※ 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

当サイト及びアプリは、上記の企業様のご協力、及び、広告収入により、無料で提供されています