ある物理、力学の問題で悩んでおります。
こんにちは、少々悩ましい物理の問題に出会いまして、どうかヒントを頂きたくお願いします。
添付の左図(図1)をご覧下さい。
長さ6m、質量30kgの棒がL字型の物体に寄りかかるようにして固定されています。点Oで回転ができるように固定されています。
そして、物体は加速度a = 10 m/s^2で左に動いております。
この際、点Aにおいて棒が物体から受ける力Raを求める。というものです。
また、続きとしてRyとRxを求めるということになっております。
模範解答では、図2のように棒に掛かっている力を示しております。
G点にかかっているmaは慣性力とのことです。そして模範解答では、
O点回りの回転がない、つまり力のモーメント(トルク)がゼロであることを利用して、
0 = 3m x 30kg x 10 m/s^2 x (sin60) – 1m x Ra
Ra = 779 N
という回答でした。
ところが、私は図3のように棒に掛かる力を表しまして、
同じくO点回りの回転がないことを考慮して、
0 = 3m x 30kg x 9.8 x cos60 – 1m x Ra
Ra = 441 N
となってしまいました。
疑問点が二つあります。
Q1: 模範解答ではなぜ重力を考慮していないのでしょうか。
Q2: 私の解答方法のように慣性力を入れないで解く方法はないでしょうか。
私は、この後に、
X方向の運動方程式: 30kg x 10 m/s^2 = Ra(sin60) – Rx
Y 方向の運動方程式: 0 = Ry + Ra(cos60) – mg
からRx, Ryを求めました。
概して申し上げますと、私の解法ではO点周りのトルクを考える時に
物体の加速度を考慮に入れていないことになります。考慮に入れるとしたら
、どのようにするのか、分かりません。また、実際、棒は回転していない訳でして、
なぜ考慮する必要があるのか、そのことさえ分からずにおります。
加速度系と慣性系の違いと言われればその通りなのですが、どうか
ヒント・解説を頂きたくどうぞ宜しくお願いします。
お礼
ご回答ありがとうございます。 納得のいく答えがいくつかありました。 本当にありがとうございました。