この写真について。 物体にはたらく力(赤線)…重力↓、張力T↑=釣り合う 糸にはたらく力(青線)…張

この写真について。

物体にはたらく力(赤線)…重力↓、張力T↑=釣り合う
糸にはたらく力(青線)…張力Tの反作用↓、
　　　　　　　　　　天井が引っ張る力↑=釣り合う
天井にはたらく力(緑線) 天井が引っ張る力の反作用↓

これらの力はすべて重力に等しいと思います。
しかし、そうなると天井にはたらく力と釣り合う力がないように思えます。しかし写真のイラストは釣り合っている(静止しています)となると、どの力も全てが重力と等しくないということになります。どの力が重力と等しくないのですか？

No.1 ベストアンサー 回答者： yhr2 回答日時： 2022/08/12 19:54

力を考えるときには、「力の働く対象」「運動を考えるもの」を決めて論じないと、「それ、誰の話？」になってしまいます。

お示しの場合には

(1) 力の働く対象 = 物体の場合
・下向きに「重力」が働く
・上向きに糸に引っ張られる（糸の張力によって引っ張られる）

(2) 力の働く対象 = 糸の場合
・下向きに物体に引っ張られる
・上向きに天井に引っ張られる

(3) 力の働く対象 = 天井の場合
・下向きに糸に引っ張られる（糸の張力によって引っ張られる）
・上向きに天井の構造物に引っ張られる（鉄筋コンクリートの建物だったり、天井の上の「梁」だったり）

で、静止して形を保っている（多少たわんだり伸びたりしたとしても）のであれば、各々の「対」はつり合います。

あなたの言い方だと、「天井を支えているものは何？」という考察が抜けています。

もしつり合っていなければ、その「差」（合力）に従って「加速度」を生じて運動が変化します。（どの程度の加速度が生じるかは、「運動方程式：F = ma」によります。「F」は合力で、つり合っていれば F=0、つまり a=0）
たとえば、(1) で「重力 > 張力」の場合には、「重力 - 張力」の力で下方向に落下します。「張力 = 0」なら自由落下、「張力 ≠ 0（例えばロープを握った手との摩擦力、エレベータをつり下げるワイヤーの張力など）」の場合には、「ロープを滑り降りる」「エレベータの降下」ような運動になります。

No.3 回答者： t_fumiaki 回答日時： 2022/08/13 10:10

>>② 物体が糸を下に引っ張る

>>この力の大きさはmgですよね？
えっ？そうです。

No.2 回答者： t_fumiaki 回答日時： 2022/08/12 20:38

その図は「力の釣り合い」と｢作用反作用」を一緒に書いてるから、解りずらくて、さらに1個抜けてます。

天井を下に引っ張る力と同じ力で天井を上に上げないと、天井が下に落ちてしまう。

力の釣り合い：1個の物体に複数の力が作用する場合。
作用反作用：A→B、A←B。作用する相手が1個じゃ無くて、お互い。


物体、糸、天井に分けて、「力の釣り合い」と｢作用反作用」を見ないと無理カモです。

１．物体
① 重力が物体を下に引っ張る
② 物体が糸を下に引っ張る
③ ②の反作用で糸が物体を上へ引っ張る
①と③が力の釣り合いだから、相殺して物体は止まってる。
で、②が残る。

２．糸
② 物体が糸を下に引っ張る：１．の残り
④ 糸が天井を下に引っ張る
⑤ ④の反作用で天井が糸を上に引っ張る
②と⑤が釣り合いだから、相殺して糸は止まってる。
で、④が残る。

３．天井
④ 糸が天井を下に引っ張る：２．の残り
⑥ 天井を支えてるのは建物全体だから、建物がが地面を下に押す
　④=⑥
⑦ 地面は動かないが、抵抗する垂直抗力が働き、建物を上へ押し返す。
④(=⑥)が釣り合いだから、相殺して天井(建物)は止まってる。

「力の釣り合い」と｢作用反作用」は相当難しいから、メゲズに図を書いて色々研鑽して下さい。

少なくとも、添付の図は省略されてる。

この回答へのお礼

>② 物体が糸を下に引っ張る<
この力の大きさはmgですよね？

お礼日時：2022/08/12 22:17