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2力のつり合いとは？1分でわかる意味、条件、作用反作用、角度、日常の関係

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2力のつり合いとは、２つの力がつり合うことです。力のつり合いは、２つ以上の力の合力が0になることです。力がつり合うとき、物は移動せず静止します。綱引きをイメージしてください。綱引きは反対方向に綱を引張ります。同じ力を使って綱を引張ると、綱は動かず静止します。力のつり合い、作用反作用の意味は下記も参考になります。

力のつり合いとは？1分でわかる意味、作用反作用、角度、問題と計算、張力との関係

作用力とは？1分でわかる意味、反作用力、力のつりあい、計算方法


2力の読み方は下記をご覧下さい。

2力の読み方は？1分でわかる読み方と意味、分力、合力の読み方

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記事を書いた人

ハナダユキヒロ／建築学生が学ぶ「構造力学」

難解な構造力学、建築構造の用語を分かりやすく解説する専門家。高等専門学校在学中から建築学生が学ぶ「構造力学」を運営。その後、国立大学大学院⇒組織設計事務所⇒弊サイト運営に従事している。

著書：「わかる構造力学/工学社」、「わかる構造力学 改訂版/工学社」

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2力のつり合いとは？

2力のつり合いとは、２つの力がつり合うことです。下図をみてください。これが2力のつり合いです。


図1　力のつり合い


物体に、左側と右側から力が作用しています。力の大きさは10kNとします。力は反対向きに作用しているので、２つの力の合力は


10kN－10kN=0


です。複数の力の合力が0（ぜろ）になるとき力はつり合います。また力がつり合うとき、物体は移動せず静止します。※力のつり合いの詳細は下記が参考になります。

力のつり合いとは？1分でわかる意味、作用反作用、角度、問題と計算、張力との関係


仮に右側に作用する力が20kNになると、力はつり合わず右側に移動します。


図2　2力のつり合いと移動


2力のつり合いは、綱引きをイメージすると良いでしょう。綱引きでは、左右から綱を引張ります。


図　2力のつり合いと綱引き


左右から綱を引張る力が同じであれば、綱は静止します。2力がつり合っている状態です。ところが左右どちらかの力が強ければ、そちらの方向に綱は移動します。


身近な例でいうと、我々の身の回りの物は、ほとんどが静止しています。これは物体の重力が、床などから作用する反作用力とつり合うからです。作用反作用の詳細は、下記が参考になります。

作用力とは？1分でわかる意味、反作用力、力のつりあい、計算方法

2力のつり合いの条件

2力のつり合いの条件を下記に示します。


・2つの力の大きさは等しい

・2つの力の向きは反対である

・2つの力は同一直線上にある。(作用線が一致する)


２つの力は同一線上に無いとつり合いません。同一線上にない２つの力を下図に示します。


図3　2力のつり合いと同一線上


２つの等しく反対向きの力が同一線上に無いとき、物には「モーメント」が作用し回転します。この力を偶力ともいいます。力のモーメント、偶力の詳細は下記が参考になります。

力のモーメントってなに？本当にわかるモーメントの意味と計算方法

偶力の基礎知識と、モーメントの関係

日常にある2力のつり合いと作用反作用の関係

私たちの日常には、2力のつり合いが溢れています。例えば机や椅子です。机や椅子には、普段から「重力」が作用しています。重力に対して、机が勝手に移動することはなく静止しています。


図2　力のつり合いと机


これは机に作用する重力と等しい力で、床から反対向きの力が作用するからです。これを作用反作用の法則ともいいます。作用反作用の詳細は下記が参考になります。

作用力とは？1分でわかる意味、反作用力、力のつりあい、計算方法


机や椅子だけでなく、日常の周りにある物は、ほとんどが静止しています。作用反作用により、2力がつり合っています。

2力のつり合いと角度の関係

下図のように、2力に角度がつくとどうでしょうか。これはつり合いません。斜め方向の力を鉛直と水平方向の成分に分解します。


図5　2力のつり合いと角度


すると、右側の水平成分の力は、左側の力より小さいことがわかります。また、右側には上向きの力も作用します。左側には水平方向にのみ力が作用するので、つり合うことはないです。


ただし、斜め方向の力をもう１つ加えると、力がつり合うかもしれません。３つの力のつり合いを、３力のつり合いといいます。詳細は下記が参考になります。

3力のつり合いとは？1分でわかる意味、角度と作図、張力の計算と問題

まとめ

今回は2力のつり合いについて説明しました。意味が理解頂けたと思います。2力のつり合いは、２つの力がつり合うことです。綱引きをイメージすると理解しやすいです。2力のつり合いの条件を必ず覚えましょう。３力のつり合い、力のつり合いの詳細など下記も勉強しましょう。

2力の読み方は？1分でわかる読み方と意味、分力、合力の読み方

3力のつり合いとは？1分でわかる意味、角度と作図、張力の計算と問題

力のつり合いとは？1分でわかる意味、作用反作用、角度、問題と計算、張力との関係

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