【難系 解答】 力学 演習35 解答案｜難問題の系統とその解き方

力学 演習35 答案例

力のモーメント
リクエストいただいたので作成しましたが、ほとんど”解答”と同じになってしまいました。角速度と接線速度の関係について補足しています。(覚えておくべき事項だとは思います)

【力学 演習 35】
力のモーメント

リクエストいただいたので作成しましたが、ほとんど”解答”と同じになってしまいました。申し訳ありません。不明点あればDMかマシュマロにお願いいたします。

角速度と接線速度の関係について補足しています。(覚えておくべき事項だとは思います)#難系 #物理 pic.twitter.com/osg4PZsyES

— 暇物 (@NPhyphyP) November 10, 2024

いただいた質問と回答

質問

力学の演習35について質問です。（3）の解説で、支点aが停止した直後だから支点bが動き出す直前(支点bには最大静止摩擦が働いている)というところがなぜそうなるのかわかりませんでした。易しく解説していただけるとありがたいです。

回答

両方の支点に力を加えているにも関わらず、片方の支点のみ動くのは何故でしょうか。

それは重心が偏っているため、支点に働く垂直抗力の大きさが偏り、結果として働く摩擦力の大きさに差異が生じるからです。

では一方の支点を動かすとどうなるでしょうか？力のモーメントの釣り合いを考えればわかることですが、徐々に視点に働く垂直抗力の大きさが変化していきます。(伴って働く摩擦力も)

また、力の釣り合いを考えてみると、2つの支点にかかる重力は不変のため、2つの支店にかかる垂直抗力の合計は不変です。

ここまでをまとめると、
・絶えず同じ力をゆっくり加え
・垂直抗力の合計は同じで
・位置に応じてa,bにかかる垂直抗力の割り当てが変化する
ということになります。

上記を踏まえた上で問題の設定を見ると、”bがCまで滑り止まった直後aが滑り出す”、とあります。
これは、先ほどの
・絶えず同じ力をゆっくり加え
・垂直抗力の合計は同じで
の2点を踏まえると、
“摩擦力が変化していき一方が止まった直後、もう一方は滑り出す”というふうに捉えることができます。

補足

出典：東京大学（2002年）

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