剛体

力がつり合う条件は質点と剛体とで違う

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質点と剛体の違いにおいて、質点は質量を、剛体は質量と大きさをもったものであると説明しました。

このように両者には明確な違いがあるため、力がつり合う条件もそれぞれ異なってきます。

今回は、質点と剛体それぞれについて、この条件を紹介していきます。

力のつり合いの条件

既に目にしたことがあると思いますが、質点と剛体において、力がつり合う条件はそれぞれ次の通りです。

<質点>

●はたらく力の合力がゼロ

<剛体>

●はたらく力の合力がゼロ

●力のモーメントの総和がゼロ

質点の場合、力がつり合う条件は一つですが、剛体の場合は二つありますよね。

これは、剛体しかもっていない、ある特徴が関係しています。

力がつり合っている=運動の状態が変わらない

質点と剛体に違いはあれど、そもそも力がつり合っている時に言えるのは、両方とも「運動の状態が変わっていない」ということです。

<運動の状態が変わらない状態>

<質点>

●静止していれば静止し続ける

●ある速度で運動していれば、そのままの速度で運動し続ける(等速度運動)

<剛体>

●静止していれば静止し続ける

●ある速度で運動していれば、そのままの速度で運動し続ける(等速度運動)

回転していない

質点の場合、静止していなかったり、速度が変化したり(加速や減速をしたり)する場合は、力がつり合っているとは言えません。

これに加えて剛体は、回転もしていないことが条件として必要です。

いくら静止していても、その場で回転していれば、力がつりあっているとは言えません。

剛体において、力のつり合いの条件として「力のモーメント」を考えることが必要なのは、剛体が「回転運動」をするからなのです。

力のモーメント







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