Question

ゲスト上ちゃん

人に働く力のつり合いについてで、重力と、垂直抗力&張力がつり合っているらしいのですが、重力と垂直抗力はそれぞれ真っ直ぐ働いている気がするのですが糸を手で掴んでいてその意図によって人全体にTの力が上向きに働いていると言うのが納得できません。モーメントとかも考えてしまって手が曲がっているのになぜですか？回答の図のように人を物のように見て、上向きにTの力が普通にかかっているのが少し不思議です。

秘解 9. 〈人と体重計を乗せたゴンドラのつりあい〉
図のようなゴンドラが空中で静止している。 ゴンドラの水平な床面
には体重計が設置されており,その上に人が乗っている。ゴンドラの
上端には伸び縮みしない丈夫な綱が取りつけられている。 この綱をな
めらかな定滑車に通し、綱の他端をゴンドラに乗っている人が持って
いる。ゴンドラの質量をM, 人の質量をm、重力加速度の大きさをg
とする。 綱及び体重計の質量や, 浮力の影響はないものとする。 ただし, m> M とする。
(1) 綱にはたらく張力の大きさを T, 人が体重計から受ける垂直抗力の大きさをNとする。
ゴンドラに乗っている人にはたらく力のつりあいの式と, ゴンドラにはたらく力のつりあ
いの式を, M, m, T, N, g のうち, 必要なものを用いて表せ。
(2) 綱にはたらく張力の大きさはいくらか。 M, m, g を用いて表せ。
(3) ゴンドラ内の体重計の読みはいくらか。 M, mを用いて表せ。
綱
T
標準問題
mx
定滑車
IT
M
コンドラ ↓
{
[17 藤田保健衛生大〕

つりあいを考える。
「押す力」(=「相手に及ぼす垂直抗力」)をはかっている。
ンドラの床面につな
のようになる。
Wale ge
指示値を表している。
kg] である。 ここでは,
O
T-
+T
N mg
N
人 (質量m)
らの力のつりあいを考えればよい。
こには弾性力のほかに重力の成分もはたらく。
N 体重計
N
| ゴンドラ
(質量M)
Mg
図 a
体重計の質量が無視できるの
で,体重計にはたらく2つの
力の大きさはNで等しい。
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◆A ゴンドラが空中で静
止するためには、人の質量の
ほうが, ゴンドラの質量より
も大きい必要があるとわかる。