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合力とは?1分でわかる意味、読み方、求め方、角度との関係

合力とは、2つ以上の力を合成した1つの力をいいます。力は方向と大きさの情報を持ちます。合力の算定は、単に大きさを足し算するだけでなく、方向性(力がどの方向を向くのか)考慮します。今回は、合力の意味、読み方、求め方、角度との関係について説明します。※力の合成、分解の計算方法は、下記の記事が参考になります。

力の合成とその計算方法

力の分解その計算方法

合力とは?

合力とは、2つ以上の力を合成した1つの力をいいます。下図をみてください。P1とP2の力があります。力の大きさが異なり、違う方向を向いています。この力の合力は、どのように求めるのでしょうか。

力の作用線2

合力は、2つの力で平行四辺形をつくったときの、対角線となります。力は大きさと方向性を持つので、単純に「P1+P2」では計算できません。平行四辺形の対角線は、角度θ、三角関数の関係を使うと、下式で計算できます。

    P23 = (P1cos(θ)+P2)2+ (P1 sin(θ))2

力の合力

なお、合力の角度を求める式が下記です。これは、合力(平行四辺形の対角線)と三角形の底辺の関係から、求められますね。

角度

角度2

力の合成の計算方法は、下記の記事も参考になります。

力の合成とその計算方法


なお、P1とP22つの力が同じ方向を向くときは、単純に2つの力の大きさを足し算すればよいです。同じ方向なら、合力も同じ方向になるからですね。

合力の読み方

合力は「ごうりょく」と読みます。

合力の求め方

合力の計算式は下記です。

力の作用線2

力の合力

合力と角度のとの関係

合力の角度は下記です。

力の作用線2

角度2

合力と分力の違い

合力と分力の違いを、下記に整理しました。


合力 ⇒ 2つ以上の力を合成した1つの力。力は方向性と大きさを持つので、単純に大きさの足し算では計算できない。

分力 ⇒ 1つの力を分解し、2つ以上にした力。斜め荷重が作用する場合、力を分解して、水平、鉛直方向の荷重として考える。


力の合成だけでなく、分解も理解してくださいね。下記の記事も併せて参考にしてください。

力の合成とその計算方法

力の分解その計算方法

まとめ

今回は、合力について説明しました。意味が理解頂けたと思います。合力は、2つ以上の力を合成した1つの力です。合力の求め方は、構造計算で頻繁に使います。ぜひ理解してくださいね。また、1つの力を2つ以上の力に分けることを、「力の分解」「分力」といいます。斜め荷重による計算は、分力を計算します。下記の記事も併せて参考にしてくださいね。

斜め荷重とは?1分でわかる意味、分解、計算、片持ち梁の応力

力の分解その計算方法


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