力のつりあい�C（力の分解と重力）

１．導入：扇風機台車

上の写真のような扇風機台車があります。この帆に向かって風を送り出すようになっています。 この帆がなかったら右向きに台車は動きますよね。
では「帆をたてたら，どちらに向きに動くと思いますか？」
　ア.右
　イ.左
　ウ.動かない
さあ，どれでしょうか？帆には左向きに力が働くけど，帆がなければ右に動くし…？自分の思う答えに手を挙げてみてください。
ア＝１８人，イ＝５人，ウ＝１０人
正解は「イ.左に動く」でした。しかし，厳密なことを言えば，答えは帆と扇風機の距離によってかわってしまいます。 答えのポイントになるのは，風はどちら向きに感じるかです。つまり，空気が扇風機の後ろ方向に来ていれば，その反作用で台車は左に動くはず。 帆と扇風機が離れていると，風は左に動いてしまい，台車は右に動くはずです。
ここで理解してほしい点は，「作用反作用を考える」ということ。また，帆や扇風機に働く力だけを考えるだけでなく， ときには「全体を一つの物体として考える」（着目物体をどう選ぶか考える）ということも大切なことです。

２．力の合成と分解

ここまでの流れを確認します。この章の目的は，「物体がつりあうための力の大きさを計算で求める」ことにあります。 そのためには，第一に着目物体に働く力をすべてかく。第二に力のつりあいの式をたて，計算する。 ここまでは第一の練習を行ってきました。ここからは第二に移っていきます。
式を立てるのですが，今日のポイントは「力はベクトル量である」ということです。 大きさと方向をもつ量をベクトル量といいます。質量のように大きさしかもたないものをスカラー量といいます。 スカラー量を足すときには10kg＋20kg＝30kgと単純に計算すればいいのですが， ベクトル量は方向が同じでなければ10＋20＝30とはいきません。 数学ですでに学習していると思いますが，平行四辺形をかいて合成しなければなりません。 ２つ以上の力を合成したものを「合力（ごうりょく）」といいます。 では次の2力の合力の方向と大きさを求めてください。

正解は以下の通りです。

※有効数字をまだ教えていないので、ルートや分数の扱いについては問いません。いずれやります。

次に分解です。次の力を分解してx成分とy成分を求めてください（これを分力という）。

正解は以下の通りです。

ちなみに、問題中の「N」はニュートンと読むことはOKですか？力の単位をあとで教えます。では、これはどうでしょう？

正解は次の通り。

どこが角度θになるかよく考えてください（直角三角形を利用する）。 この分解は何回も出てきますので、ここで理解しておきましょう。

３．力の単位と重力

※[N]（ニュートン）＝[kgm/s2]で与えられます（等加速度運動で詳しく説明するので頭の片隅に入れておいて）。

ここで大切なことは，物理の用語に於いては「重さ」とは「重力」のことであって， 「質量」のことではありません。つまり，「重さ」の単位は[N]や[kg重]であって， [kg]ではありません。通常の体重計で測っているのは「重さ」であって「質量」ではありません。 月に持って行って測れば小さくなりますよね（ただし，ボクサーの計量のときに使うような天秤型は質量を測定しています）。 ですので，今日家に帰ったら体重計の目盛りの横に「重」と書き加えておいて下さい。 それは冗談ですが，「重さWの物体があり…」と書いてあって， 「じゃあ，重力はWgだ！」と間違える人がいっぱいいますので，注意しておいて下さい。

では、次回はようやく力のつりあいです！