運動の法則と運動方程式の手順
着眼点①着目する物体を1つ決める ②力をすべて描く ③加速度の向きを正にとり ma=(その向きの力の和)。物体ごとに1本ずつ立てる。
ma=F
F は物体にはたらく力の合力(ベクトルの和)。加速度は合力の向きに生じる。合力0なら加速度0(慣性の法則: 静止または等速直線運動を続ける)。
使う場面: 加速度・力・張力を求めるすべての問題。つりあいは a=0 の特別な場合。
例題
1
なめらかな水平面上の質量 2.0\ \mathrm{kg} の物体に、水平に 6.0\ \mathrm{N} の力を加えた。加速度を求めよ。
解答
2.0a=6.0 より a=3.0
力の向きに 3.0\ \mathrm{m/s^2}
力の向きに 3.0\ \mathrm{m/s^2}
2
質量 2.0\ \mathrm{kg} の物体に糸をつけ、鉛直上向きに 30\ \mathrm{N} で引き上げた。加速度を求めよ。g=9.8\ \mathrm{m/s^2} とする。
解答
上向き正: 2.0a=30-2.0\times9.8=10.4 より a=5.2
上向きに 5.2\ \mathrm{m/s^2}
上向きに 5.2\ \mathrm{m/s^2}
注意重力を忘れる、または描いた力の向きと式の符号が合っていないミスが多い。式を立てる前に、図の矢印と正の向きを指でさして確認させる。
確認問題
1
等速で上昇しているエレベーターのロープの張力は、エレベーターの重力より大きいか。
答え
等しい(等速なので a=0、力はつりあっている)