重力と垂直抗力の解説!垂直抗力が0になる瞬間とは?

力学
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taniten
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今回は重力と垂直抗力について解説するよ!

中学校でも習ったことあるやつだね!

ふうた君
ふうた君
taniten
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とても大事な力だから、今一度どんな力なのかを確認しておこう!

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重力と垂直抗力

重力は下向きに

地上にある物体には必ず重力が作用します。

私たち人間にも、スマホにも、水にも、ほこりにも働いています。
微弱ではありますが、陽子や電子のような素粒子にも重力は働いています。

taniten
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素粒子に働く重力はあまりにも小さすぎるので、無視して考えるのが普通ですけどね。

なぜ素粒子に働く重力が小さいかというと、重力の大きさはその物体の質量に比例するからです。

質量が大きければ大きいほど、物体に働く重力は大きくなります。

その比例定数は重力加速度の大きさ\(g\)に一致します。

taniten
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重力加速度についてはこちらの記事も参考にしてね!

重力は地球の中心方向、すなわち鉛直下向きに働きます。

taniten
taniten

なんか画像がデカイけど気にしないでください笑

垂直抗力でつりあう

机の上の物体についてもう一度考えてみましょう。

もし物体に重力しか働かなかったら、物体は机をぶち破って落ちていくはずですね。

そうならないのは、物体が机から支えられているからだということになります。

この物体を支える力\(N\)を垂直抗力といい、その大きさは重力と等しくなります。

重力\(mg\)と垂直抗力\(N\)がつり合うから、物体が静止し続けられるんだね!

ふうた君
ふうた君

垂直抗力の向きは?

机の上にある物体には、上向きの垂直抗力が働きます。

重力は必ず下向きに働きますが、垂直抗力は接触している面と垂直方向に働きます。
いつも上向きに働くわけではありません。

例えば斜面上の物体には、斜面に垂直な方向に垂直抗力が働きます。

このように、垂直抗力が働く向きは物体が接触している面に対して垂直方向になるのです。

接触している面からは垂直抗力が働くんだね!

ふうた君
ふうた君

垂直抗力の大きさは、その物体に働く他の力によって決まります。

また、接触面から離れた瞬間に垂直抗力は\(N=0\)となります。

taniten
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よく問題で「面から離れた瞬間」という表現が出てくるけど、これは「垂直抗力が\(0\)」だということと同じ意味だよ!

まとめ

地上の物体には鉛直下向きに重力が働き、その大きさは物体の質量に比例する。比例係数は重力加速度\(g\)である。
物体には、接触している面と垂直方向に垂直抗力が働く。
物体と面が離れた瞬間に垂直抗力は\(0\)になる。
taniten
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最重要の力だから絶対覚えよう!

すらすら図示できるようにしておかないとね!

ふうた君
ふうた君

コメント

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