高校物理、力の図示

極基本的な事かもしれませんが、間違って考えると危険なのでおしえてください。
図の３（斜線）の積み木には、４からの垂直抗力（N)、２から押しつけられる力（R)、重力（ｍｇ）が働いています。
問題集の解説によるとN=ｍｇ＋Rが成り立ち、＜上に積まれる積み木がふえるほど、Rは大きくなり、Nも大きくなる＞そうです。
（疑問）
そこで、考えたのですが、
図の左の３の積み木の力の図示には
(1)赤：４からの垂直抗力（N)（１，２，３分の４を押しつける力の反作用）
(2)青：２から押しつけられる力（R)（１，２分の３を押しつける力）
★３に接触しているのは２，４だけなのに、なぜ、１，２，３分の力、１，２分の力がかかるのか？
同様、右の２の積み木への力の図示では
(1)赤：３からの垂直抗力（N)（１，２分の３を押しつける力の反作用）
(2)青：１から押しつけられる力（R)（１分の２を押しつける力）
★３に接触しているのは１，３だけなのに、なぜ、１，２分の力、１分の力がかかるのか？
初心者の言うことなので、意味がわからなかったらすみません。矢印の長さで図は工夫したので、そちらも参考になさっていただければと思います。

No.1 ベストアンサー 回答者： SKJAXN 回答日時： 2014/03/22 04:02

積み木をバラバラに考えて、地道に力の釣り合いの式を立てていくのが基本に戻った解法と考えます。

物体に作用する力は、着目物体とそれに接する物体との作用反作用の関係だけを考慮して考えます。
まず、積み木１（質量をm1とします）の釣り合いですが、積み木１にはそれ自体の重力と積み木２からの抗力（R12とします）のみを受けますので、
m1*g＝R12　→(式1)
が成立します。次に積み木２（質量をm2とします）の釣り合いですが、積み木２にはそれ自体の重力と積み木１からの抗力R12と積み木３からの抗力（R23とします）を受けますので、
m2*g＋R12＝R23　→(式2)
が成立します。次に積み木３（質量をm3とします）の釣り合いですが、積み木３にはそれ自体の重力と積み木２からの抗力R23と積み木４からの抗力（R34とします）を受けますので、
m3*g＋R23＝R34　→(式3)
が成立します。最後に積み木４（質量をm4とします）の釣り合いですが、積み木４にはそれ自体の重力と積み木３からの抗力R34と地表からの抗力（R40とします）を受けますので、
m4*g＋R34＝R40　→(式4)
が成立します。この下で、貴殿の仰るNとはR34のことであり、RとはR23に相当するものと存じます。
ここまでは物理学で、以降は数学です。
では(式1)、(式2)よりR12を消去してR23を算出すると、
R23＝m1*g＋m2*g＝R
となり、結果的に積み木１、２の重力の総和がRとなります。また(式1)、(式2)、(式3)よりR12、R23を消去してR34を算出すると、
R34＝m1*g＋m2*g＋m3*g＝N
となり、結果的に積み木１、２、３の重力の総和がNとなります。
静止物体だからと言って物体を一塊りに考えずに、バラバラに考えることが結局は解決への早道と私は考えます。
右図についても、同じ要領で考えてみて下さい。

所望のご回答になっておりましたでしょうか？

この回答へのお礼

丁寧に教えていただきありがとうございました。
わかりました。

お礼日時：2014/03/22 06:04