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物理でどうして力を分解する際に垂直に行うのですか?

A 回答 (7件)

最も単純な力学現象は”衝突”ですが、その時、「衝突が起きた方向にだけ力が伝わって、それと垂直な方向には何ら影響を及ぼさない」という経験則があります。

そして、複雑な力学現象も、この衝突現象を基にして説明することが出来ます。そうすると、力は直交する2方向を考えれば必要十分になります。
さらに、そのような力の伝達形態の原因を問えば、「光が直進する」ことに行き着く気がします。
世の中の力は(素粒子内部を除いて)全て電磁気力が原因であると言われてますが、現在最も成功している理論と言われている量子電磁気学では、電磁気力は光子のやり取り(放出と吸収)に因って伝わると見なします。つまり、光子の持っている運動量pが衝突した相手に伝わって力(Δp/Δt)となります。光子が直線運動だけ行うなら、力もその方向だけに伝わるでしょう。
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この回答へのお礼

わかりやすい説明ありがとうございます。まさに自分が疑問に思っていたことを解説していただいてスッキリしました。

お礼日時:2020/10/13 17:11

力の平行四辺形という考え方はありますが、分力と合力の関係、


分解するのに垂直線が必要なんて考えたこともなければ聞いたこともありませんが?。
三角関数を利用して、数値等を求めるときに応用できるとしても、垂直線はそれを考えるに必要な補助線のようなものです、力の分力等ではありません。
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垂直に力を分解すると、分解した各成分を三角関数で表されるからです。

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なんで問題を解くために力を分解する時、2方向を互いに垂直に


なるように選ぶか?

という質問なんでしょうか?

もしそれで問題を解くのに都合が良ければ、その方が楽
というのが理由だと思います。

垂直な2方向に分解する場合、力をそれぞれの方向の
正射影に分解するだけですが、
垂直ではない2方向の場合、分解した力が平行四辺形を
形作って、元の力になりますから、個々の分解された力
を算出はちょっとめんどうになります。

問題を解くのに、垂直な2方向が選べるなら、わざわざ斜めな
2方向を選ぶ人はいないでしょう。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。とてもスッキリしました!!

お礼日時:2020/10/13 17:14

そもそも分解なんざしてませんよ。

「力はベクトルなんで成分で考える」だけです。分解なんかしちゃいけない。
そして「どういう成分で考えるのか」は任意です。貴方が好きに決めて良い事です。

例えば、「等速円運動」なんかは、大体向心方向で考えますね。
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単純に「そうした方が問題を解くのに都合がいいから」と言うだけに過ぎません。

なのでもしも「斜めに分解した方がいい」と言うケースがあればそのように分解すればいいわけです。
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重力の向きと水平(真下or真上)に力が働くからです。


そもそもなぜ力を分解するのか、という所から見直してみては?
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