物理 天井から垂直抗力

質問

物理の垂直抗力について質問があります。

天井から、棒がつるされているとします。
(糸で繋がれていません)
この時、天井から棒への垂直抗力は働きますか？
働くとすると、つりあいの式は
重力+天井からの垂直抗力=棒が天井を押す力
でしょうか？
教えてください。

回答No.5

QCD2001 · ベストアンサー

天井から棒がつるされている、ということは、

１）何らかの方法で棒の上端は天井と固定されており、棒は天井から離れないようにしてある。
２）棒の下端は床ともどことも接しておらず、空中にフリーの状態になっている。

ということですね。
この場合、

１）棒には下方へ引き下げるような重力が働いています。従って棒に重力以外の力が働いていなければ、棒は重力に引かれて下方へ加速度運動をします。
２）しかし、棒は上端が天井に固定されているため、下方へ動くことができません。ここで、「固定されている」と言うことはどういうことかというと、「棒が重力で下方へ引っ張られるなら、天井は重力と同じ大きさの力で棒を上方へ引っ張り上げている」と言うことです。
３）重力が棒を引っ張り下げる力と、天井が棒を引っ張り上げる力とがつりあっているので、棒は動かずに天井にくっついているわけです。

このとき、天井が棒を引っ張り上げる力（棒に加わる力）が、重力が棒を引っ張り下げる力（棒に加わる力）に対する抗力です。
抗力と言うのは、１つの物体に加わる力です。ここでは地球から棒に加わる重力に対する抗力が天井から棒に加わる引っ張り上げる力になります。
また、押す力だけが抗力ではありません。状況によっては引っ張る力も抗力になります。

４）天井が棒を引っ張り上げる（棒に加わる力）とき、作用反作用の法則により、棒も天井を引っ張り（天井に加わる力）下げます。
作用反作用は、２つの物体同士での力のやり取りです。ここでは天井が棒に加える力と、棒が天井に加える力が作用反作用の力です。

５）棒が天井を引っ張り下げているので、そのままだと天井は下方へ加速度運動を始めて床に落ちてしまいます。そうならないのは、天井を支えている柱から天井へ上方の力が加わっているからです。この柱が天井を上方へ押し上げる力（天井に加わる力）は、棒が天井を引っ張りおろす力（天井に加わる力）に対する抗力になります。

つりあいの式は、棒については

重力＝天井からの抗力

天井については、

棒が引っ張る力＋天井への重力＝柱が支える力

となります。

お礼

とても詳しい回答ありがとうございます。
おかげで深く理解できました。
ほんとうにありがとうございました。

回答No.4

teppou

状況がよく分からないのですが、何らかの方法で天井から棒がぶら下がっているということだと解釈します。
　そうすると、天井と棒は一体のものと考えることができるます。（棒が揺れ動くことが可能な場合も含めて）
　そういう状況では、天井と棒の境目の点を考えると、作用・反作用の力は働いていますが、それを垂直抗力というのは無理があると思います。
　こういう状況では、棒にかかっているつりあいの力は、
　棒にかかる重力 = 天井が棒を引く力
　となります。

お礼

回答ありがとうございます。
なるほど、そのようなつりあいの式になるのですね。
わかりました。ありがとうございました。

回答No.3

mpascal

天井のたわみをその棒が押し上げているのなら、それが垂直抗力ですね。

お礼

そのような考え方があるのですね。
回答ありがとうございました。

回答No.2

bran111

垂直抗力という言葉の意味を理解していますか。

机の上にボールが乗っている。このときボールに重力が働き、ボールは机を押す。これをキャンセルする形で机からボールに上向きの力が働く。この上向きの力が垂直抗力です。面に垂直に作用した力によって面から反作用として発生する面に垂直な力です。

問題のシチュエーションは天井－ひも－棒という形で、棒と天井は接してない。
棒に働く重力はひもの張力（上向き）によってキャンセルされ、張力は天井との結び目のところにおいて下向きに働き天井を下向きに引っ張ります。この状況においてどこに垂直抗力が発生していますか。

補足

回答ありがとうございます。

すみません。糸で繋がれているのではなく、棒の一端が天井に取り付けられている状態なのです。
わかりづらくてすみません。

回答No.1

mpascal

＞天井から、棒がつるされているとします。

ぶら下がっているだけなら、天井は支えられませんよね。

補足

回答ありがとうございます。

ごめんなさい。書き方が悪かったです。
棒の一端が天井に取り付けられている状態です。