示力図とは？1分でわかる意味、読み方、描き方、連力図との違い、トラスとの関係

この記事の要点

示力図（しりょくず）は複数の力を順次繋いで始点と終点を結ぶことで、合力の大きさと方向を図示する方法。

「2つの力の合力は平行四辺形の対角線」という原理を利用しており、連力図と同じ意味で使われる。

この記事では、示力図とは何か、示力図はどう読むのか、連力図とどう違うのか、トラスとどう関係するのかを整理します。

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示力図とは、複数の力を合成し（力を繋いで）、力の始点と終点を結んで合力を示した図のことです。

示力図を描くことで、簡単に合力および力の作用方向がわかります。

今回は示力図の意味、読み方、描き方、連力図との違い、トラス構造との関係について説明します。

今回の記事は、合力、力の合成について勉強するとスムーズに読めます。

下記の記事が参考になります。

合力とは？読み方・求め方と角度計算・分力との関係（図解）

力の合成とは？計算方法・合力と平行四辺形の関係（ベクトルの合成の基礎）

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示力図とは？

示力図とは、複数の力を合成し、力の始点と終点を結んで、合力を示した図のことです。下図をみてください。これが示力図です。

示力図

一見、複雑そうですが、合力の値や方向を簡単に求めることができます。例として、２つの力の合力を、示力図を描くことで求めます。下図を見てください。力P1とP2の合力を求めましょう。

示力図の例題

計算で、合力の値と角度を求めるなら、三角関数を用います。力の合成の方法は、下記が参考になります。

力の合成とは？計算方法・合力と平行四辺形の関係（ベクトルの合成の基礎）

示力図では、力の始点と終点を考えるだけです。まず、P1が点Oから作用します。これを始点と考えます。次に、P1の矢印の先端からP2を描きます。P2の方向、矢印の長さを、そのまま平行移動すればよいですね。

合力は、このP1とP2の力がなす図形が閉じるように描きます。これで、合力Rを求めることができました。力の大きさを、矢印の長さと考えてください。合力の矢印の長さを計測すれば、それが大きさです。

示力図は、「２つの力の合力は、平行四辺形の対角線となる」ことを利用して描いています。詳細は合力の意味、力の合成の方法は、下記が参考になります。

合力とは？読み方・求め方と角度計算・分力との関係（図解）

力の合成とは？計算方法・合力と平行四辺形の関係（ベクトルの合成の基礎）

示力図の読み方

示力図は「しりょくず」と読みます。

示力図と連力図との違い

示力図と連力図は同じ意味です。建築の構造力学では、示力図ということが多いです。

示力図の描き方

3つの力の合力を、示力図をつかって求めます。下図をみてください。P1~P3がバラバラの方向に作用します。示力図は、各力を順次繋いで、始点と終点を結んでできた図です。

示力図の描き方

まずP1の矢印の先端から、P2の矢印を描きます。P2の方向、矢印の長さはそのままです。O点から描くのではなく、P1先端から描きます。次に、P2矢印の先端から、P3の矢印を描きます。

このP3矢印の先端を閉じるように、O点から矢印を引いてください。この力が合力Rです。三角関数を使った計算をすることなく、合力の角度と大きさが計算できました。

示力図とトラスの関係

示力図の描き方を覚えると、トラス部材の軸力の方向が理解できます。まずは下記を勉強してくださいね。

トラス構造とは？強さの理由・メリット・デメリット・計算法を解説

節点法とは？トラスの軸力の求め方と計算手順

混同しやすい用語

示力図（しりょくず）

複数の力を順次繋いで、始点と終点を結んだ図。

合力の大きさと方向を作図で視覚的に求める方法。

連力図（れんりょくず）と混同しやすいが、建築構造では同じ意味で使われるため区別不要。

合力（ごうりょく）

複数の力を合成した1つの力。

大きさと向きを持つベクトル量で、平行四辺形の対角線として表される。

示力図で求める「合力」は、複数の力の始点から最終矢印の終点を結んだベクトルとして得られる。

試験での問われ方｜管理人の一言

建築士試験では示力図を使った力の合成・合力の大きさと方向を問う問題が出題されます。

「力を順次繋ぎ→始点と終点を結ぶ＝合力」という手順を図解で理解し、トラスの節点法にも応用しましょう。

示力図を整理した表を示します。

項目	内容	備考
示力図の定義	複数の力を順次繋ぎ、始点と終点を結んで合力を示した図	連力図と同義
合力の求め方	各力を順次つないだ多角形の始点→終点ベクトル	三角関数不要で図示可
トラスとの関係	節点法でのトラス部材軸力の方向理解に応用できる	節点周りのつりあいに使用