物理
大学生・専門学校生・社会人

重心Gの位置がOより上だと不安定、下だと安定になる理由がわかりません。解説お願いします。

回答

答えはφ=0,πどちらも書いておくべきです。さてどうして不安定なのかといいますと、ダルマは必ず胴が大きい(重い)ということです。頭の重いだるまは起き上がれないのです。

支持点では板がピンで固定されてるとしましょう。重力は必ず真下に働くので、ピンの抗力は真上を向きます。
0度や180度の状態ではこれらが一直線上にありますから釣り合いが保たれます。
ただここで安定、不安定というのはこの釣り合いが解かれた(つまり”ちょん”とおした)あとの振る舞いです。図をみてください。文中で不安定と謂われている方は少し傾けると2力の間に距離が生まれ、モーメントが発生します。(遇力)この向きがちょんと押した方向と同じです。これは回転を促します。(不安定)
対して、安定の方はどうでしょう。押した方向に対抗する向きのモーメントを生じているのがわかります。(復元力)これがテキストの言う安定性です。

同じような話題で液面に浮かぶ物体の安定性を考えることもあります。船をイメージしてもらえばわかりやすい。この場合重心ではなくメタセンタというものになりますが、まさに
安定という言葉がふさわしいのではないでしょうか。

長い文になってしまいました。失礼いたします。

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