高校物理 要点・解法ノート
必須

力のモーメント

着眼点回転させるはたらき=力×腕の長さ。腕の長さは「回転軸から力の作用線までの垂直距離」。

M=Fl=Fr\sin\theta

r は軸から作用点までの距離、\theta は r の向きと力のなす角。反時計回りを正などと決めて符号をつける。単位 \mathrm{N\cdot m}。

大きさが等しく逆向きで作用線がずれた2力(偶力)は、合力は0だが回転させる。偶力のモーメントはどの点のまわりでも F\times(作用線の間隔)。

例題
1
長さ 0.20\ \mathrm{m} のスパナの端に、柄に垂直に 50\ \mathrm{N} の力を加えた。ボルトのまわりの力のモーメントの大きさを求めよ。
解答
M=50\times0.20=10
10\ \mathrm{N\cdot m}
2
軸から 0.30\ \mathrm{m} の点に、棒と 30^\circ の角をなす向きに 40\ \mathrm{N} の力を加えた。力のモーメントの大きさを求めよ。
解答
腕の長さ 0.30\sin30^\circ=0.15\ \mathrm{m}。M=40\times0.15=6.0
6.0\ \mathrm{N\cdot m}
注意作用点までの距離をそのまま掛けない。力が斜めなら \sin\theta がつく。軸を通る力のモーメントは0。

「力とつりあい・剛体」の項目

  1. 力の種類と見つけ方必須
  2. フックの法則(ばねの弾性力)必須
  3. ばねの直列・並列つなぎ差がつく
  4. 作用・反作用と「つりあい」の区別必須
  5. 力の分解(斜面の重力)必須
  6. 力のつりあいの式必須
  7. 静止摩擦力と最大静止摩擦力必須
  8. 力のモーメント必須
  9. 剛体のつりあいの2条件必須
  10. 重心の位置差がつく
  11. 倒れる条件と滑る条件差がつく
  12. 平行でない3力のつりあいは1点で交わる差がつく
  13. ラミの定理不要

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