【力の働き】力の働き  2力のつり合う条件

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綱引きでは、両方のチームが一生懸命引っ張ってるのに、肝心の綱が動かない時があります。引っ張ってるのに動かないってどういうこと?

そう、これが「つり合っている」という状態です。
一つの物体に複数の力が働いているはずなのに、その物体に力が働いていないのと同じ状態になっているとき、力がつり合っているといいます。

※複数の力が「一つの物体にかかる」というのが、力のつり合いの前提です

では、2つの力がつり合っているとしたら、その2つの力にはどんな関係があるのでしょうか。

課題:つり合う2力にはどのような関係があるか。

こういう厚紙をテキトーな形に切って縁に穴をあけ、そこに糸を通します。
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厚紙の2つの穴(これもテキトーに2つ選んでOK)に結んだ糸にばねばかりをひっかけます。
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で、引っ張ってみます。引っ張ると、厚紙が動きますが、すぐに止まります。



引っ張っている(力を加えている)のに、物体が止まっている(動かない)。これが「つり合っている」状態です。
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2つのばねばかりの力の大きさを調べてみると、どちらも0.8N、同じ大きさです。また、2本のばねばかりを引っ張る向きはちょうど逆向きになっています。
3438-5.jpg 3438-6.jpg

つり合った状態の写真に力の矢印(赤)を書いてみました。同じ大きさで逆向きです。そして2つの力の矢印はどちらも一直線上(黄色で示した線上)にあります。
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つまり、つり合う2力には次のような関係があります。
1.大きさは同じ
2.向きは逆
3.同一直線上にある


課題に正対した結論が出ましたね。これにて一件落着。

つり合う2力の例としては、机の上に静止した物体があるときの、重力(地球が物体を引く力)と垂直抗力(机が物体を押す力)のペアがあります。どちらも物体にかかっている力で、逆向き、同じ大きさ、同一直線状にあるという2力のつり合いの3条件をすべて満たしています。
3438-8.jpg

あとこれは3年生の内容を学習した後でないとわからない話ですが、摩擦のある斜面を物体が等速直線運動をしながら滑り落ちているとき、摩擦力と重力の水平方向の分力がつり合っています。(ちなみに重力の垂直方向の分力は、垂直抗力とつり合っています)
3438-9.jpg

※「つり合う」=「合力が0N」(←ゼロニュートン。「オン」ではない)=「力が働いていない」
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