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図のように床においてある直方体の物体の点Aに対して力Fを加えるとします。
力Fの大きさを徐々に大きくしていくと物体は倒れます(点Oを中心に回転する)が、Nの作用線上に重心がとどく以前に反時計回りのモーメントの方が大きくなると思います。この時物体は倒れますか?

「図のように床においてある直方体の物体の点」の質問画像

A 回答 (2件)

No.1 です。

「斜面」の例を出しましたが、

「斜面に置かれた物体に、どれだけの力を加えれば斜面を登りきるか、といった問題と同じです。」

というだけではちょっと不親切ですね。

(a)「斜面に置かれた物体に、一定の力を加えて引き上げ、斜面を登りきる」というのが「準静的」な取り扱い

(b)「斜面に置かれた物体に、ある衝撃力を加えて運動を開始させ、その勢いで斜面を登りきる」というのが「動的」な取り扱い

ということです。

(a) のケースには「静的な力」「静的な力のモーメント(トルク)」を使いますが、(b) を扱うには「衝撃力」のような「運動を開始させる力」を考える必要があります。
ご質問が (b) のケースであれば、そういった「運動方程式」を解く必要があります。
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>力Fの大きさを徐々に大きくしていくと物体は倒れます(点Oを中心に回転する)が、Nの作用線上に重心がとどく以前に反時計回りのモーメントの方が大きくなると思います。

この時物体は倒れますか?

これは「準静的な状態」を指しますか? それとも「動的」な状態ですか?

「準静的な状態」つまり「つり合い」を維持したまま徐々に物体を傾けていく場合には、支点Oの鉛直線上よりも重心が左に来れば転倒します。
この場合には、加える力 F は、重心に働く重力により力のモーメントとつり合うモーメントを発生させる力でなければ「準静的な状態」を維持できません。

質問者さんが想定しているのは、物体に「運動」を生じさせる「動的な状態」と思われます。
その場合には、物体に加わる加速度(あるいは支点O周りの角加速度)の大きさによって決まり、それに相当する力は運動方程式から求まります。
斜面に置かれた物体に、どれだけの力を加えれば斜面を登りきるか、といった問題と同じです。
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