kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。>>>ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?なんか、日本語が変ですね。「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」ということですか?・・・であるとして、回答します。力学の力のモーメントについてです。物理のエッセンス問33の問題です。質量Mの直方体Pが水平な床上に置かれている。2辺の長さはhとlで、辺A(紙面に垂直)の中点に水平左向きの力fを加え、fを増していくとPは転倒しようとした。その時の値f1を求めよ。Pと床との間の静止摩擦係数μはいくら以上か。解答Bまわりのモーメントより、f1h=mg×l(エル)/2よって、f1=mgl/2h力のつり合いより、N=mg,F=μmgFは最大摩擦力μN以下だからmgl/2h≦μmgよって、μ≧l(エル)/2h疑問点1転倒しようとした瞬間なので、無条件に最大摩擦力になるのではないか。(摩擦力+垂直抗力だと思っていました。)3もし抗力が2の定義で合っているとしたら、なぜ摩擦力,垂直抗力と重力の作用点が違っているのか。4どうして回転(転倒)し始める時、抗力は回転位置に来るのか。拙い文で申し訳ありません。ご教授お願い致します。力学の力のモーメントについてです。物理のエッセンス問33の問題です。質量Mの直方体Pが水平な床上に置かれている。2辺の長さはhとlで、辺A(紙面に垂直)の中点に水平左向きの力fを加え、fを増していくとPは転倒しようとした。その時の値f1を求めよ。Pと床との間の静止摩擦係数μはいくら以上か。解答Bまわりのモーメントより、f1h=mg×l(エル)/2よって、f1=mgl/2h力のつり合いより、N=mg,F=μmgFは最大摩擦力μN以下だからmgl/2h≦μmgよって、μ≧l(エル...続きを読むAベストアンサーこの場合の抗力は図から見ても垂直抗力のこと。>4どうして回転(転倒)し始める時、抗力は回転位置に来るのか。この疑問を解消するためには次の重要な定理を知っておく必要があります。力の逆比で内分する点に働く一つの合力の作用に等しい。」この定理を繰り返し使うことで三つ以上の平行な力も一つの合力と等価になり、ひいては、力が連続分布しているような場合も一つの合力の作用に置き換えることが可能になります。この代表が重力で、普通は重力は重心に働くとして処理しますが、当然のことながら重力は重心だけに働くわけではなく、一様な剛体ではあらゆる場所に均等に働いています。剛体の各点に働く重力は全て平行な力ですから、上の定理により一つの合力に置き換えることが可能で、それが重心に働く重力です。同じことが垂直抗力にも言え、剛体が底面から受ける力は底面内のあらゆる点に働いていますが、垂直成分だけ取り出せばそれは全て平行な力になるので、上の定理により一つの合力に置き換えることが可能です。して置き換えられた一つの合力がいわゆる垂直抗力です。この合力の作用点は底面の力の分布が分かれば計算も可能ですが、われわれはこの分布を知ることができません。そこで、この合力である垂直抗力の作用点を知るためには別の情報が必要で、この場合はトルクのつりあいの式がそれに当たります。摩擦力、それとfです。=0がトルクのつりあいの式になります。fh/mgが垂直抗力の作用点になります。この式から分かるように、f=0でx=l/2が垂直抗力の作用点。fが大きくなると作用点はl/2からBに近づいていき、f=mgl/2hのときに作用点がBになります。これは現実にはありえないことになります。次に剛体が倒れる条件を考えます。摩擦力は最大摩擦以下ではなければならないので、これは成り立っているとします。垂直抗力を除くfと重力のトルクの和が時計回りに働いていれば、そのトルクは垂直抗力によるトルクで支えることが可能なので、この場合は倒れません。逆にfと重力のトルクの和が反時計回りに働くとすると、もはや垂直抗力は働かなくなるのでそのまま倒れることになります。0で作用点がBに来ています。以上を踏まえた上で、もう少し簡単に考えると、垂直抗力によるトルクが正(反時計回り)である間は剛体は倒れず、垂直抗力によるトルクが正から負になるところで倒れる。垂直抗力の大きさはmgで一定なので垂直抗力のトルクはxのみによってかわり、そのトルクNxが正から負に変わるところはx=0のところ、つまり、垂直抗力の作用点がBにきたところを境として直方体は倒れることになります。この場合の抗力は図から見ても垂直抗力のこと。>4どうして回転(転倒)し始める時、抗力は回転位置に来るのか。この疑問を解消するためには次の重要な定理を知っておく必要があります。力の逆比で内分する点に働く一つの合力の作用に等しい。」この定理を繰り返し使うことで三つ以上の平行な力も一つの合力と等価になり、ひいては、力が連続分布しているような場合も一つの合力の作用に置き換えることが可能になります。動く瞬間は引く力の方が大きくなるんじゃないんですか?なぜ摩擦力と引く力は同じなんですか?動く瞬間は引く力の方が大きくなるんじゃないんですか?Aベストアンサーこの問題では、「床の上を移動させたとき」と書いてあるので、「動く瞬間」はもう終わっていて、「一定の速さで動かしているとき」のことを言いたいのでしょう、きっと。それであれば、正確に「一定の速さで床の上を移動させているとき」と書くべきですね。「一定の速さで」「移動させている(現在進行形)」というのが大事ですから。問題を作った人が、「今どういう動きをしているのか」の説明が上手ではないですね。今起こっていることに対する「想像力」と、「それを正確に伝える力」が少し欠けているような気がします。他の回答も見るQ高校物理:垂直抗力の作用点が移動するということ添付の図の状態で、板の質量はmです。右端にかかる力Fを少しずつ強めていくと、板が傾き始めます。その時のFを求める問題なのですが、垂直抗力Nの作用点の位置が理解できません。この問題には前半部があって、Fを強めていく前、静止している状態でのNの作用点のAからの距離は、正解できました。つり合いの式とAのまわりのモーメントのつり合いの式から、求める距離は、((mg+2F)L)/(2(mg+F))でした。この結果を使って冒頭の問題を解くのですが、Nの作用点が机の端に来たとき板が傾き始める、と解答に書かれていますが、どういう意味か教えていただけないでしょうか?Fを強めていく前は、机の端よりもA側に作用点があったことは前半の計算結果からわかるのですが、Fを強めていくと、なぜ垂直抗力の作用点が右側に移動していくのですか?ちなみに、物理のエッセンス(力学)の32番です。変化に対して、どう変わっていくかを調べてみます。整数倍を代入していきます・・・F=0,mg,2mg,・・・を代入してみるって事です。変化の仕方だけをみたいので、気にせず代入してみます。とき板は傾き始めるとなります。板が傾き始める時は、板が台から浮き上がった時ですから、垂直抗力は台の端からしか受けませんね。求めることができます。類題としては、斜面の上に直方体をのせて、斜面の傾きをゆっくり大きくしていきます。斜面に直方体をのせたとき、垂直抗力は直方体の底面の中点に加わるわけではなく、力のモーメントの釣り合いから求めなければなりません。傾きを大きくして、直方体が倒れ始める時は、垂直抗力が直方体の斜面下側の端に加わるときでした。変化に対して、どう変わっていくかを調べてみます。整数倍を代入していきます・・・F=0,mg,2mg,・・・を代入してみるって事です。変化の仕方だけをみたいので、気にせず代入してみます。とき・・・x=(5/6)L・・・と...続きを読む他の回答も見るQ滑車に掛かる張力(左右の張力は等しい/異なる?滑車にかかる張力についてお伺いします。添付の図面をご覧下さい。上段の図において、二つの物体(青)の加速度を求める、という典型的な物理の問題を想定下さい。と二つの運動方程式を立てて加速度、さらに張力が求まります。ここで疑問に思いました。(Q1)これら二つの張力が同じである、ということの、前提条件というか根底は何なのでしょうか。一本の糸だからそれに掛かる力の合力はゼロになるのでどこでも張力が等しい、ということを物理の時間に聞いたことがあるのですが、納得しがたくおもっています。言いますのも、図にありますように、滑車の端部の糸にもTa、Tbが掛かっているため、糸内では合力はゼロになります。他の物理の問題で、添付図の下段のように、滑車の両端の糸に掛かる張力が異なる、という前提条件の問題で、それらの張力を求める、という問題も多々ありますし、むしろ滑車に関わる問題ではそちらの方が主流ではないかと思います。いった問題を目にして、「どういうことが理由で、滑車の両端の張力が等しい、等しくない、が決まるのか」、を知りたいと思いました(滑車と糸の間の摩擦がゼロ、とか、滑車の質量や慣性モーメントがゼロ、など)。ご教示頂ければと思います。私は滑車と糸の間の摩擦がゼロだと両端の張力が等しい、というように考えているのですが、明確に物理的にしっかりと理由を述べることができずに悩んでおります。fとして、ここから回転の運動方程式を立てるときに新たな疑問が生じました。rTdとされていたからです。TcとTdが同じでないならば、摩擦があるはずですが、この運動方程式に含まれていません。それとも、、「糸の間の摩擦がゼロだと両端の張力が等しい(摩擦があるからこそ、両端の張力は異なる)」というのは誤りなのでしょうか。基本的なことと思いますが、物理の問題を解くときに、一体全体、どの問題では、張力はどこも同じと考えるのか、それぞれ異なると考えるのか、どう対処していたらいいのかわからず、困っております。図の上段のような問題は力学の問題でも比較的学び始めの頃に登場しその際は滑車について触れていないのが、力学の後半になって滑車が登場し、突如張力が両端で異なると、解答で出始めたので混乱しております。修正しますので、ご指摘下さいますと幸いです。滑車にかかる張力についてお伺いします。添付の図面をご覧下さい。上段の図において、二つの物体(青)の加速度を求める、という典型的な物理の問題を想定下さい。と二つの運動方程式を立てて加速度、さらに張力が求まります。ここで疑問に思いました。(Q1)これら二つの張力が同じである、ということの、前提条件というか根底は何なのでしょうか。話が面倒になるので、以下、糸の質量は無視し、糸と滑車は滑らないとします。>つまり、物理の問題で、「滑車と糸との間には摩擦はないものとする」>という文言があれば、滑車両端の張力は等しいとして問題を解くどうもどこかズレているようですが、滑車を考える場合、滑車の機能からして回転しない滑車を考えると言うのはナンセンスです。したがって、滑車と糸との間に摩擦がなければ滑車は回転しないので、「滑車と糸との間には摩擦はないものとする」という文言が入っている出題というのは考えずらいです。(世の中広いので、存在するのかもしれませんが。)このため、普通の出題であれば、滑車の運動を無視するために「軽い滑車」とか「滑車の質量を無視する」などと書いてあるはずです。問題はここからですが、以下ではつりあっている場合を除き、滑車と重りが運動している場合だけに話を限ります。滑車と糸の間に静止摩擦が働いていると、この静止摩擦は滑車を回転させる仕事をして滑車の角速度をあげ、エネルギーを滑車に与えます。ところが、滑車の慣性モーメントが0であるとすると、いくら回転速度をあげても回転の運動エネルギーは0のままですから、結局は静止摩擦力は仕事をしない、つまりは、滑車と糸の間の静止摩擦力は0であるという結論になってしまいます。摩擦力が0では滑車は回りません。この場合、慣性モーメントが厳密に0と考えてはいけないのです。慣性モーメントは非常に小さい値で、ごくわずかの摩擦力が滑車と糸の間に働いている。それでも慣性モーメントが非常に小さいために、ごくわずかの摩擦力でも有限の大きさの角速度が得られている、ということです。この場合、糸の張力も左右でごくわずか異なっています。これらの量がごくごく小さい値のものであれば、0と近似しても大過ないでしょう。考えて解いているのが「軽い滑車」とか「滑車の質量を無視する」という問題で、結果として出てくる両側の糸の張力が等しいとか、左右の重りだけで力学的エネルギーが保存するとかいうのは、これらの微少量を除いた近似の結果です。発端になったのはこのQAのようですが、http://oshiete.goo.ne.jp/qa/7353908.htmlここでは質量を無視した滑車で重りだけでは力学的エネルギーが保存しないので摩擦だということになっています。滑車と糸の静止摩擦の場合、その仕事は滑車の回転の運動エネルギーに転換されるだけなので、慣性モーメントが無視されるこの場合は不適当です。この場合の考えうる摩擦は、糸が滑ることによって生じる動摩擦か、軸の回転に伴う摩擦です。話が面倒になるので、以下、糸の質量は無視し、糸と滑車は滑らないとします。>つまり、物理の問題で、「滑車と糸との間には摩擦はないものとする」>という文言があれば、滑車両端の張力は等しいとして問題を解くどうもどこかズレているようですが、滑車を考える場合、滑車の機能からして回転しない滑車を考えると言うのはナンセンスです。したがって、滑車と糸との間に摩擦がなければ滑車は回転しないので、「滑車と糸との間には摩擦はないものとする」という文言が入っている出題というのは考えずらい...続きを読む他の回答も見るQ元素と原子の違いを教えてください元素と原子の違いをわかりやすく教えてください。難しい話は、抜きにして説明します。説明する際に使われます。それに対して“元素”というのは、説明した“原子”が単純で明確にどう表記出来るのか??とした時に、考えるのです。“元素”というのは、単に名前と記号なのです。一つ+αで説明すると、“分子”とは、“原子”が結合したもので、これには、化学的な性質を伴います。分子は、何から出来ている??と問うた時に、“原子”から出来ていると説明出来るのです。長くなりましたが、化学的or物理的な性質が絡むものを“原子”、“分子”とし、“元素”とは、単純に記号や名前で表記する際に使われます。他の回答も見るQ豆電球の明るさが並列回路の方が明るいのはなぜですか?!?並列回路と直列回路を比べたとき,並列回路の方が豆電球が明るくなるのはなぜですか?そのとき豆電球と乾電池は同じものを使いました。豆球を並列にして電源に繋ぎますと、豆球それぞれに電源の電圧がかかりますから豆球1個の時と同じ電流がそれぞれに流れて光ります。豆球を直列にして電源に繋ぎますと、直列の豆球の合成抵抗は豆球1個の時の2倍になります。豆球直列の両端には電源の電圧がそのままかかりますが、豆球1個には電源電圧の半分の電圧しかかかりません。豆球直列の場合には同じ電源に繋いだ豆球1個の場合に比較して流れる電流が半分にしかなりませんのでその分暗くなります。オームの法則で全て理解できる事ですので良く考えて下さい。質問者様が混乱されるといけないので、一回だけにします。あなたの回答の意図が、いま一つわかりません。速度の(ベクトル一般の)平行四辺形則も、経験事実だと仰りたいのでしょうか?。自分はそうでない、とは言いませんよ。#7で述べられたような事が、ベクトル技術の開発という行為に対して、非常に大きな動機付けになった事は、間違いないからです。ベクトルの定義(合成則含む)には、人間の恣意性がかなり大きく入っていると思います。ベクトルの成分分解と、合成則は数学的に同等です。ベクトルの成分分解は、本質的に座標系と無関係に行えます。言うと、ベクトルは数の組みではありません。それが線形代数の基本発想です。線形代数は、ベクトルを座標系(数の組み)フリーで扱おう、という問題意識の所産でもあるからです。変位ベクトルの成分分解を考えます。それは、あなたの仰るように、基本方向を決めて、その方向に平行な軸に運動軌道を射影すれば良いだけです。この段階で軸は、座標軸でも何でもありません。軸に目盛はふられてないですし、軸が常に同じ位置にいる必要すらありません、軸の方向のみが意味を持ちます。一つ、条件があります。射影するための光は、合成則(平行四辺形則)が成り立つように当てる、が条件です。光は軸(それは座標軸でない)の方向に平行に当てます。・これは人間の恣意性ではないでしょうか?。光を当てる方向は無数にあるのに・・・。何を言いたいかというと、ベクトルは合成則が「成り立つように定義されたのだ」、という事です。速度についても同様な事情が成り立ちます。それは人間の勝手だろう、と思う次第です。それが、現実と余りにかけ離れていれば、ベクトルがここまで普及する事は、なかっただろうとは思います。加速度ベクトルについても、同じ事情です。運動方程式があるので、人間の勝手で力を分解したとしても、力の水平分力が、運動量の水平成分(速度の水平成分×質量)の時間微分と同じなのか?、という問題が生じます。鉛直成分についても同じです。運動や力の分解成分は、互いに影響し合わないのか?(相互作用しないのか?)という話です。これこそ物理の問題と思えます。質問者様の意図は、こちらあったような気がします。いう違和感は、正当なものかも知れない、というのが#6の意図です。あなたの意図は、どのへんなのでしょうか?質問者様が混乱されるといけないので、一回だけにします。あなたの回答の意図が、いま一つわかりません。速度の(ベクトル一般の)平行四辺形則も、経験事実だと仰りたいのでしょうか?。自分はそうでない、とは言いませんよ。#7で述べられたような事が、ベクトル技術の開発という行為に対して、非常に大きな動機付けになった事は、間違いないからです。ベクトルの定義(合成則含む)には、人間の恣意性がかなり大きく入っていると思います。ベクトルの成分分解と、合成則は数学的...続きを読む他の回答も見るQばねによる弾性エネルギーと力学的エネルギー。上端を固定したばねに、質量mのおもりをつけた。おもりを自然長の位置から静かに下げていくと、のびがaのときにつり合った。重力加速度の大きさをg、重力による位置エネルギーの基準点を自然長の位置とする。(1)つり合いの位置での力学的エネルギーをaを使って表せ。(2)再び自然長の位置までおもりを持ち上げ、そこで急に手を離したところ、おもりはつりあいの位置を中心に上下に単振動をした。つりあいの位置でもおもりの速さを求めよ。(3)ばねの最大の伸びはいくらか。1/2ka^2となっていました。この右辺は簡単に理解できます。つりあいの位置での全力学的エネルギーです。左辺、これは自然長つまりばねに物体を取り付けてない、図で言う一番左の状態の全力学的エネルギーですよね?右辺は物体を付けた状態の時のエネルギーなのに、左辺はそもそも物体を付けてない時の状態の力学的ねるぎーです(とはいっても0ですが。)これが解答である以上私が間違っているのですが、おかしいと思います。力学的エネルギーの総量が一番左の図とつりあいの図では違うから、力学的エネルギー保存則が使えないと思ったのです。物体もついているから負の位置エネルギーもあるだろうし、ばねの弾性力もあると思います。0と等しいなんてわかりません。次、(3)の問題です。回答ではばねの最大の伸びをXとすると、最大の伸びのとき速さは0だから(わかる。+1/2kX^2右辺はわかります。最大の伸びのときの全力学的エネルギーです。これまた、左辺が自然長のときの全力学的エネルギーです(0ですが)。(2)と同じで、自然長の時は物体を付けていないから、弾性力のエネルギーも、位置エネルギーもないので、このときと最大の伸びのときの力学的エネルギーが等しいなんて思えません。)最後になりましたが、長々としたのはかなり自分も考えましたが、分からない部分がはっきりつかめないので、しつこく書いてみました。誰か教えてくれる方はおられませんか。上端を固定したばねに、質量mのおもりをつけた。おもりを自然長の位置から静かに下げていくと、のびがaのときにつり合った。重力加速度の大きさをg、重力による位置エネルギーの基準点を自然長の位置とする。(1)つり合いの位置での力学的エネルギーをaを使って表せ。(2)再び自然長の位置までおもりを持ち上げ、そこで急に手を離したところ、おもりはつりあいの位置を中心に上下に単振動をした。つりあいの位置でもおもりの速さを求めよ。(3)ばねの最大の伸びはいくらか。数学(値)としての等しさと物理的状態の等しさを混同されているのが根本原因だと思います。問題(2)>しかし左辺、これは自然長つまりばねに物体を取り付けてない、図で言う一番左の状態の全力学的エネルギーですよね?計算結果の総量が0になるので数値はそうなります。解答の左辺は真ん中の図のように重りを付けた状態で、自然長位置に来た時の式です。左の図の状態と「値」が等しくなってしまう「0」になるように条件を設定しているため混乱するのです。左の図と等しくなるのか。1つは「自然長の位置までおもりを持ち上げ、そこで急に手を離した」こと。2つ目は「重力による位置エネルギーの基準点を自然長の位置」としていること。摩擦や減衰を無視すると、このばねは永遠に自然長位置を頂点として振動を続けます。最頂点の位置に来た時、題意から変位は基準点のため0、速度も0、ばねの自然長からの変位も0になるので左辺の状態になります。この瞬間にサッと重りを取り除くと左の図の状態になります。実際には重りが付いていますので、次の瞬間に重力によりばねが伸びていきます。ここが左の図と問題(2)中の重りが最頂点に来たときの違いです。瞬間的な値は等しいですが状態は異なります。>つまり、力学的エネルギーの総量が一番左の図とつりあいの図では違うから、力学的エネルギー保存則が使えないと思ったのです。真ん中の図のばねに重りがついた状態での、自然長位置(最高点)とつりあい位置では保存則が成り立っています。瞬間的な値が同じになるだけで、左の図と真ん中の図の間ではエネルギー保存則は成り立っていません。重りの着脱には外力(この場合は人の手ですかね)が必要ですし、重りのない状態ではばねをaの位置まで伸ばすエネルギーは在りません。物体もついているから負の位置エネルギーもあるだろうし、ばねの弾性力もあると思います。0と等しいなんてわかりません。この場合の(数字の0)≠(存在しない)です。ここが物理現象と式の間の分かりにくさですかね。ここではイコールで0になるのはつり合っていることを表しています。物体による位置エネルギーとばねの弾性力が反対向きにつり合っている状態です。(力学的エネルギー)=0と見ると分かりにくいのであれば、(重力による位置エネルギー+運動エネルギー)=(ばねの弾性力による位置エネルギー)と移項すれば分かりやすいでしょうか。問題(3)>しかしこれまた、左辺が自然長のときの全力学的エネルギーです(0ですが)。これも問題(2)と同様です。数値的には0になりますが、あくまで左辺は重り付きの状態を示しています。私の説明で分かりにくければすみません。その時は基準点の位置を、重りを付けた時のつり合いの位置にするなど仮定を変更すると分かりやすいと思います。重りの有無に関係ない数値(変位や速度)が0になるので数学上0となり等しい状態に見えるだけで、重りの有無は明確な物理状態の違いです。逆に言えば、力学的エネルギーの保存則のある一状態だけでは運動系の全体状態を記述できないのです。数値上納得できない場合、仮定を色々おきかえて記述してみると分かったりします(ex.基準点を変えたり)。参考URL:http://blog.livedoor.jp/aritouch/archives/2943111.html数学(値)としての等しさと物理的状態の等しさを混同されているのが根本原因だと思います。問題(2)>しかし左辺、これは自然長つまりばねに物体を取り付けてない、図で言う一番左の状態の全力学的エネルギーですよね?計算結果の総量が0になるので数値はそうなります。解答の左辺は真ん中の図のように重りを付けた状態で、自然長位置に来た時の式です。左の図の状態と「値」が等しくなってしまう「0」になるように条件を設定しているため混乱するのです。ばねにつながれた二物体...4平行軸の定理について5加速度と角加速度の関係について6ばね定数の異なる3つのバネと...7剛体の重心8力学の問題です。ばねにつながれた二物体...4平行軸の定理について5重心と質量中心の違いについて62物体の慣性モーメント7水平な台の上に質量maの質点a、...8物理の万有引力の問題について...9静止摩擦力と引く力のつりあい10力学の問題です。Inc.Q質問する(無料)Q&A検索goo検索gooIDで新規登録・ログイン新規登録する(無料)会員の方はこちら外部サービスのアカウントで新規登録・ログインYahoo!で新規登録・ログインGoogleで新規登録・ログインTwitterで新規登録・ログインFacebookで新規登録・ログインdアカウントで新規登録・ログイン※各種外部サービスのアカウントをお持ちの方はこちらから簡単に登録できます。お客様の許可なしに外部サービスに投稿することはございませんのでご安心ください。会員でない方、会員になるとあなたも質問や回答ができるようになります!!親切・丁寧な回答が集まる場30分以内に回答がもらえ回答数は平均3件!匿名(ニックネーム)での投稿なので。