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【いろいろな力】張力(糸の引く力)とは?

この記事では

  • まずはザックリ理解したい
  • イメージを優先したい
  • 苦手を克服したい

というひと向けに解説をしていきます。

 

【今回わかること】

  • 張力の向きと大きさ
  • 張力の求め方

 

 

力についての基本事項をまだ確認してない方は、先に確認しておいてください。

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張力とは?

まこと
張力とは糸が引っ張る力のことです

 

張力の向きについて

張力の向きについてはイメージが最重要です。

糸で引っ張られてる物体の気持ちになって「どの向きに引っ張られる力を感じるかな?」とイメージすると、直感的に向きを判定できます。

 

今回は車をロープで引っ張るところをイメージしてみましょう。

ここではロープで引っ張られている車の気持ちになって考えてください。

 

では2つの質問について考えてみましょう。

A君がロープを引っ張ることで、車はどの向きに引っ張られますか?
B君がロープを引っ張ることで、車はどの向きに引っ張られますか?

必ず車の気持ちになって考えてみましょう。

 

A君が引っ張った場合、車は右に動いてしまいます(もちろん怪力で引くこと前提ですがw)。

つまり、車は右に引っ張られることになります。

B君が引っ張った場合、車は左に動いてしまいます。

つまり、車は左に引っ張られることになります。

直感的なイメージだけで答えられましたか?

まこと
結局、張力というのは状況によって向きが変わってしまうので、糸(ロープなど)が引っ張る向きで判断してあげればOKです

 

 

張力の大きさについて

張力は糸が引く力なので、大きさも状況次第で変わるということになります。

 

先ほどの車の例で考えてみましょう。

A君の方が力いっぱい引っ張っているように見えるので、「B君が引く力より、A君が引く力のほうが大きい」とします。

車の気持ちになって考えれば、左向きの張力より右向きの張力の方が大きいということになりますよね?

つまり、引っ張る力が違えば張力だって違うということです。

 

では、張力は文字でどのように設定してあげればいいのか。

文字の置き方は垂直抗力と似ています。

大きさが決まっていないのであれば、とりあえず何かの文字で置くしかないです。

そこで、よく「T」という文字を使います。

「張力」を英語にすると「Tension」なので、その頭文字です。

ただし、「T」は時間や周期というものでも使うことがあるので、問題によっては「S」を使うこともあります。

まこと
どっちを使うにしても、とりあえず張力の大きさは状況次第だから何か文字で置くしかないと覚えておきましょう

 

張力の求め方

状況によって大きさが変わってしまう張力を、一体どうやって求めればいいのか。

それは、運動の種類によって立てられる式を計算して求めることができます。

 

運動の種類によって立てられる式とは、

  • 加速度運動しているなら運動方程式
  • 静止・等速運動しているなら力のつり合い

のようなものになります。

(運動方程式って何?という方はこちら
(力のつり合いって何?という方はこちら

 

張力を求めよという問題が出てきたときは、糸の部分をジーっと見ていても答えは分かりません。

まこと
「とりあえず式を作って計算してみるか!」と割り切ってしまうことが大切です

 

張力が登場する問題で、実際に使っているところを見るとよりハッキリとしてきます。

滑車の問題」が参考になるので、気になる方はチェックしてみましょう!

 

力学で覚えるほかの力も「向き」と「大きさ」を覚えておきましょう。

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