- ベストアンサー
糸の張力の向き
ともに質量ｍの物体Ａ、Ｂが水平でなめらかな面の上に糸でつながれて 置かれている。 物体Ａに一定の大きさの力Ｆを加えて引っ張るとき、 １、物体Ａ(およびＢ)の加速度の大きさはいくらか ２、物体ＡとＢをつないでいる糸の張力の大きさはいくらか という問題で、受ける力の向きがどうしてこうなるのかわかりません。 Ｂ Ａ □→←□ー→Ｆ 右方向に引っ張られるのであれば、Ｂも右に引っ張られる はずではないのでしょうか。 ＡＢ間において、どうして矢印がちょうど半分の大きさで、 右と左に分かれるのでしょうか。 よろしくお願いします。
- 物理学
- 回答数5
- ありがとう数3
- みんなの回答 （5）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
三たび登場。 ＞＞＞ ＞Ｂにかかる（水平方向の）力は、糸の張力だけです。 ＞糸は、自分自身では張力を発生させることができない。 ＞糸の端を引っ張ってくれる人（物）がいるから、ぴんと張る、つまり、張力が発生する。 という部分です。 これって、「人物が物体を引っ張る力Ｆ」と「物体Ｂにかかる糸の張力」は 別物だから物体Ｂに着目した図が間違っているということなのでしょうか？ Ｆは糸の張力に間接的にかかわってはいますが、Ｂに触っているものは、なめらかな面のほかには糸しかないので、Ｂにかかる水平方向の力は糸の張力だけである、ということになります。 万有引力とか電気・磁気の力は、離れていても力を及ぼすことができますが、この問題は、そういうこととは無関係ですので、Ｂにかかる水平方向の力は糸の張力だけです。
その他の回答 (4)
- sanori
- ベストアンサー率48% (5664/11798)
再び登場。 ＞＞＞ でも、張力を矢印を半分ずつで表示するのはどうしてなのでしょうか。 それは、Ｂにかかる張力の矢印とＡにかかる張力の矢印とが、重なって見づらくならないように、矢印を描いた人が配慮しているからです。 ただし、張力の半分ではなく、「Ｆの半分」の長さというのであれば、この問題の場合は正解です。 ＞＞＞ 物体Ａに着目すると・・・ Ｂ Ａ □--←□--→Ｆ 物体Ｂに着目すると・・・ Ｂ Ａ □→--□--→Ｆ 物体Ｂのほうが間違っています。 正しくは、 Ｂ Ａ □→--□-- です。 前回回答の 「Ｂにかかる（水平方向の）力は、糸の張力だけです。 Ｂは、糸の張力によって右側に加速度を持った運動をします。」 は、そのことを言っています。 ＞＞＞ 物体Ｂは引っ張られて右矢印になってるということですよね。 物体Ａの左矢印は？というと、やっぱりわかりません。 なぜ左向きに働くのでしょうか。 そうですね。 それは、高校で物理を習うとき、一度はぶつかる壁だと思います。 私も、かつて、ぶつかりました。 こう考えてみてください。 糸は、自分自身では張力を発生させることができない。 糸の端を引っ張ってくれる人（物）がいるから、ぴんと張る、つまり、張力が発生する。 ただし、片側だけ引っ張っても、当然、ぴんと張ることができない。 両側から同じ大きさの力（ただし向きは逆）で引っ張られることによって、ぴんと張り、張力が発生する。
補足
何度もありがとうございます。 わからないポイントをうまく汲み取って下さったおかげで 物体Ａの左矢印について理解することができました。 物体Ｂを着目する図が間違っているという指摘で、新たな発見もできたのですが、 ＞Ｂにかかる（水平方向の）力は、糸の張力だけです。 ＞糸は、自分自身では張力を発生させることができない。 ＞糸の端を引っ張ってくれる人（物）がいるから、ぴんと張る、つまり、張力が発生する。 という部分です。 これって、「人物が物体を引っ張る力Ｆ」と「物体Ｂにかかる糸の張力」は 別物だから物体Ｂに着目した図が間違っているということなのでしょうか？
- rukuku
- ベストアンサー率42% (401/933)
はじめまして Ｆ＝ｍａを頭の片隅から離さず考えてください。 まず、外力Ｆは物体Ａ，Ｂ両方で２ｍの物体を引っ張っています。 外力Ｆにとっては、間の糸は関係なく ＢＡ □□－→Ｆ の状態と同じです。 Ｆ＝２ｍａになります 一方で、ＡＢ間の糸は物体Ｂだけを引っ張ればよいので、Ｆの半分の力になります。 Ｂ Ａ □→ｆ□－→Ｆ ｆ＝ｍａ です。 ---------------------------------------- 物体Ａに着目すると、働く力は Ａ ｆ←□－→Ｆ となります。 (1)Ｆ－ｆ＝ｍａ また、物体Ｂに着目するとと、働く力は Ｂ □→ｆ となります。 (2)ｆ＝ｍａ (1)と(2)の連立方程式を解けば、Ｆ＝２ｆ（ｆ＝１／２Ｆ）となります。 ---------------------------------------- なぜ物体Ａには左向きの力（ｆ←）が働いているかというと、物体Ａは物体Ｂを左向きに（→ｆ）で引っ張っているからです。他の何かを引っ張ったらその分引っ張られる、他の何かを押したらその分押されます。 …作用・反作用の法則です。 ---------------------------------------- ＞一本の糸にも生じるということなのでしょうか。 はい、一本の糸にも生じています。もっと言えば一本の糸における各点でも生じています。
お礼
なるほどです。 作用・反作用というのはずっと物体Ａの上に物体Ｂが乗っている ときだけと思っていました。 糸にも生じるとは思ってもみなかったので、ご回答がいただけて 安心できました。 ありがとうございました。
- R_Earl
- ベストアンサー率55% (473/849)
> 右方向に引っ張られるのであれば、Ｂも右に引っ張られる > はずではないのでしょうか。 図を見るかぎり、右に引っ張られているように見えます。 > Ｂ Ａ > □→←□ー→Ｆ 物体Bに働いている力は Ｂ □→ の右矢印だけです。 この矢印の大きさを1とすると、物体Bには右方向に1の力がかかっているということになります。 物体Aに働いている力は Ａ ←□ー→Ｆ の、左矢印と右矢印の二つです。 左矢印の大きさは1、右矢印の大きさは2です。 逆向きの力は互いに打ち消しあいます。 結局物体Aは右方向に1の力がかかることになります。 質量が同じ物体A、物体Bの両方に同じ向き・大きさの力がかかるので、 両方とも同じ加速度となります。 > ＡＢ間において、どうして矢印がちょうど半分の大きさで、 > 右と左に分かれるのでしょうか。 右・左に分かれるのは作用反作用の法則です。 AB間の矢印の大きさがFの半分になったのはたまたまです。 AとBの質量が等しければちょうど半分になりますが、 そうでなければFの半分になりません。
補足
なんとな～くわかってきました。 作用・反作用というのは、物体Ａの上に物体Ｂが あるときだけに生じるのではなく、一本の糸にも 生じるということなのでしょうか。
- sanori
- ベストアンサー率48% (5664/11798)
こんばんは。 ＞＞＞ＡＢ間において、どうして矢印がちょうど半分の大きさで、 ＞＞＞右と左に分かれるのでしょうか。 それは、図の解釈を全く間違えています。 Ｂの右側にある → の絶対値は、糸の張力１００％です。（"半分"ではありません。） Ｂにかかる（水平方向の）力は、糸の張力だけです。 Ｂは、糸の張力によって右側に加速度を持った運動をします。 また、Ａの左側にある ← の絶対値も、糸の張力１００％です。（"半分"ではありません。） Ａは、右側の －→ と、左側の ← とのバランスが崩れているので、右側に加速度を持った運動をします。
補足
半分ではないというのはどうしてでしょうか？ 図の矢印の大きさから半分の力でと考えてはならない ということですよね？ でも、張力を矢印を半分ずつで表示するのはどうしてなのでしょうか。 物体Ａに着目すると・・・ Ｂ Ａ □--←□--→Ｆ 物体Ｂに着目すると・・・ Ｂ Ａ □→--□--→Ｆ 物体Ｂは引っ張られて右矢印になってるということですよね。 物体Ａの左矢印は？というと、やっぱりわかりません。 なぜ左向きに働くのでしょうか。
お礼
何度もおつきあい下さり、ありがとうございます。 ずっとわだかまりとして残ってた部分がわかるように なれました。物体Ｂに着目すればかかわってるのが糸の 張力のみというのはほんと単純なことですよね。 なんで気付かなかったんだろう。 こんな些細なことでもご丁寧にありがとうございました。