物理 釘抜きの問題です。 なぜ点Pには斜め右上向きの力が働くのですか。

物理 釘抜きの問題です。
なぜ点Pには斜め右上向きの力が働くのですか。

No.3 ベストアンサー 回答者： chiha2525 回答日時： 2018/08/20 06:41

釘抜を”動かして”抜くところを想像すると分かりにくいですが、抜ける前の”力を入れてるけれども釘が抜けない”状況を考えると、下向きに力Ｆを加えているにも関わらず釘抜が動かない＝Ｆに反する上向きに同等の力が作用しているはず、と分かりやすいのではないかと思います。

この回答へのお礼

ありがとうございました！

お礼日時：2018/08/23 16:45

No.4 回答者： HA-aki20 回答日時： 2018/08/20 08:13

No.1です。

P点での反力RpをNo.2さんの説明をかりて言いますと、
釘が抜けまいとする力(摩擦力)が反作用力として、釘抜きにかかります。この反作用力を[釘からの力]とのべました。

この]釘からの力]が壁のP点に水平方向左に作用すると考えます。釘抜きは、それと同じ力である垂直抗力をうけます。
釘抜きが垂直抗力を受けることで垂直上方向に摩擦力生じます。
この垂直抗力と摩擦力の合成力が反力Rpと言う抵抗力になります。

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2018/08/19 20:43

「右上の方向に働く力」というのは、確かに直感的には分かりづらいですね。

どちらかといえば、
(a) 手で下向きに力Ｆを加える
(b) 抜こうとする釘には、水平右向きの力が加わる
(c) 支点Ｐには「左下向き」の力（壁を押す力）が加わる
という風に見るのがふつうでしょうね。
これは (a) で加えた力が釘抜きを介して (b)(c) の力に変換されて働いている、という見方です。
加えた力 F が、力のモーメントで「釘を抜く力(b)」としてどれだけの大きさの力になるか、そのために壁をどれだけの力で押すか、ということです。

力には、すべて「作用」と「反作用」が働きます。どちらで表現するかによって、言い方が「正反対」になります。
上の例でいえば
(a) 外力が「釘抜き」に加えた力（外→釘抜き）
(b) 釘抜きが「釘」に加えた力（釘抜き→外）
(c) 釘抜きが「壁」に加えた力（釘抜き→外）
ということになります。
力の伝達としてはこうなのですが、「力のつり合い」を考えるには、力を「加えるもの」がと「受けるもの」の立場がまちまちです。

これを「釘抜き」が「受ける力」で統一して表現すれば
(a) 手が加えた下向きの力Ｆ
(b) 抜こうとする釘から受ける、水平左向きの力（釘の摩擦力に起因する抵抗力）
(c) 支点Ｐの壁から受ける斜め右上向きの力（垂直抗力 + 壁との摩擦力）
ということになります。
（釘抜きが釘や壁に「与える」力ではなく、その「反作用」も含めて「釘抜きが外から受ける力」で考えるということです）

こうすれば、力のつり合いや、「力のモーメント」のつり合いを考えることができます。

「斜め右上向きの力」とはそういう位置づけの力です。

No.1 回答者： HA-aki23 回答日時： 2018/08/19 16:44

釘抜きに作用する力は

Fと釘からの力
この2つの力の合力とP点で釘抜きに作用してる反力Rpとが釣り合って釘抜きは静止しています。

よって、Fと釘からの力の合力の方向とは反対方向に反力Rpが作用(斜め右上向き)して釣り合ってます。

別の考え方をしますと、
力は作用線上を移動できま
す。また力を平行移動する
ときは、移動点と力の作用 線との垂直距離Lとの 力のモ-メントも移動します。

よって、力FをP点に移動させます。
P点に作用する力は力F
と力のモ-メント0.5F
また、釘からの力をP点に移動させます。
P点に作用する力は、釘
からの力と力のモ-メント
0.04×釘からの力
これらがP点での反力とで釣り合っている
とき、釘抜きは静止しています。

このことからP点の釣り合いは、力のモ-メントの釣り合いで
0.5F-0.04×釘からの力=0
力の釣り合いから
力F(垂直方向)と釘からの
力(水平方向)の合力-P点
での反力=0つまり
ベクトル合成=0となりま
す。