２０２０年１１月７日 活動内容

本日は、無償学習塾の学習指導に参加しました。中学３年生の生徒さんに、理科の「力の合成」を解説しました。


合力
２つ以上の力がはたらいているとき、これらを１つの力に合わせたものを合力といいます。

力の合成
合力を求めることを力の合成といいます。
２つの力がはたらいており、これらの作用点が同じ位置であるとします。２つの力をF₁，F₂として、力を矢印で表記します。矢印の長さは力の大きさ、矢印の向きは力の向きを意味します。２つの力が一直線上にない場合は、下の図のように、F₁，F₂を２辺とする平行四辺形を考えます。

この平行四辺形の対角線が、F₁，F₂の合力Fになります。


（別の考え方）
力の合成を考える場合に限り、力の矢印を平行移動して考えることができます。このとき、矢印の長さや向きを変えないように注意します。

ある矢印の始点が、他の矢印の終点に重なるように矢印を平行移動します。例えば、F₂の始点がF₁の終点に重なるようにF₂を平行移動すると、針金のように折れ曲がった１本の矢印になります。

１本になった矢印の始点Xと終点Yを結んだ矢印が、F₁，F₂の合力Fになります。

２つの力F₁，F₂が一直線上にある場合も、同様にして合力Fを求めることができます。


下の図のように，平行四辺形ABCDについて AB=3cm，BC=5cm，∠ABC=60°であるとき、対角線の長さは7cmになります。


このことから、下の図のように、Xさんが3N，Yさんが5Nの力で、２力の間の角度が60°となるようにロープを引っ張ったとき、これらの合力は7Nになります。一人で赤矢印の向きに7Nの力でロープを引っ張っても、これと同等の状態になるといえます。


力の合成は、作図の問題として出題される場合もあります。本日の生徒さんは、平行四辺形の性質を活用し、着実に作図することができました。