高校物理です

質問

この問題を解くポイント・ヒント等アドバイスください。

剛体の水平面に置かれた円柱状のローラーの中心Ｏに水平力Ｆを作用して、高さＨ＝１００ｍｍの階段状の段差を乗り越えさせるためにはいくらの大きさＦが必要となるか。ローラーの質量ｍ、直径Ｌとし、剛体とみなしてよい。
また、段差を超えるときローラーと段差の角（接点Ｃ）において反力Ｒの最大値はいくらか。

回答No.2

Zincer · ベストアンサー

面倒だからローラーに働く３つの力のベクトルを、ローラーの中心（点Ｏ）に集めて図示してみては？
１．鉛直下向きにｍｇ
２．ローラーを押す水平方向の力Ｆ
３．ＣＯ（接点-中心）方向に、反力Ｒ
この３つの力がつりあった場合にローラーを静止させることが出来るのだから、乗り越えさせる為に必要な最低限の力Ｆが求まるとおもいます。
おそらく承知のこととは思いますが、質問の条件（水平方向にのみ力を加える）では直径Ｌ＜＝２Ｈ（段の高さの２倍）では不可能であると思いますよ。

回答No.1

kdeg

ヒントになれば良いんですが…

　まず、力の作用している場所全てに、（段差とローラーが密着している時）力が働いている方向（どちらに行こうとさせる力か？）に線を引いてみてください。

各点に引いた力は全て、X軸、Y軸方向（直角）の合力で表せます。
この2方向に、分解したら、直角三角形（ヒント？）をこれらの線で作って見てください。
教科書見れば、さらにヒントがあるかも…

　それと、直径L（＝半径＊2→段差の高さとの関係）の大きさによっても、この力は変わってくると思います。
　この辺は、ジュース缶なんかを缶の直径の中心を思い切り押して見ると解るかもしれません。
いろんな高さの段差を同じように押して見て比較すればヒントは見えてくるかもしれません。

何か、説明として足りないようでしたら、他の方の補足お願いいたします。