斜面上の物体にはたらく力の分析ジェネレーター

無料オンライン「斜面上の物体にはたらく力の分析」ジェネレーター：約90秒でラベル付きの図が完成。AIがまず必須ラベルを設計してから教科書スタイルで描画し、生成後もすべてのラベルを編集可能——論文・課題・スライドにそのまま使えます。

この図に含まれるラベル

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この図は、傾斜角θの斜面上で静止している物体にはたらく力を示す。重力Gは鉛直下向き、垂直抗力Nは斜面に垂直、静止摩擦力fは物体が滑ろうとする向きと反対に、斜面に沿って上向きにはたらく。

重力Gを斜面に平行な成分Gsinθと垂直な成分Gcosθに分解する。静止しているため各方向の合力は0であり、斜面方向ではf＝Gsinθ、垂直方向ではN＝Gcosθが成り立つ。

力のつり合いを導入した後の演習で用いる。まず「各力は何との相互作用で生じるか」「物体はどちらへ滑ろうとするか」を問い、矢印の向きを確認する。その後、斜面方向と垂直方向に軸を取り、運動方程式、静止条件、最大静止摩擦力の考察へつなげる。

静止しているのに、なぜ静止摩擦力がはたらくのですか。

重力の斜面方向成分Gsinθによって、物体は斜面下向きに滑ろうとする。静止摩擦力はその傾向を打ち消し、物体を静止させている。

垂直抗力Nは重力Gと同じ大きさですか。

一般には同じではない。斜面に垂直な方向でつり合うため、ほかに力がなければN＝Gcosθとなり、θが0でない限りNはGより小さい。

静止摩擦力fはいつでもμNで求められますか。

いつでも成り立つわけではない。静止中の摩擦力はつり合いに必要な大きさとなり、0≦f≦μNの範囲で変化する。f＝μNは滑り出す直前の条件である。