平成27年度センター試験【物理】第1問 問5|力のモーメント

参考資料

 

力のモーメントに関する問題です。

力のモーメントは物体を回転させる力を表わすもので、回転の中心となる支点から距離 s の点に力 F を加えるとき、力のモーメント T は次式で与えられます。

参考資料 (1)式

 

図1のシーソーを考えてみましょう。

参考資料 図1

点 A と点 B での力のモーメントは(2)式で与えられます。

参考資料 (2)式

 

ここで注意することがあります。

それは、距離の方向と力の方向が垂直になっていないといけないことです。

図1の例では2つが垂直になっているので大丈夫ですが、問題では垂直になるように直しておく必要があります。

図を示してみましょう。

参考資料 図2

図2を見ると、支点からの距離 2r と力 F は垂直になっていますが、支点からの距離 r と重力による力 mg が垂直になっていません。

そこで mg を分解することによって力の方向と垂直にした上で、時計回りと反時計回りの力のモーメントが等しいとして計算を行います。

参考資料 (3)式

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