F=kx から,
の基本問題20, 23, 2
剛体のつりあい
図のように,なめらかな壁と摩擦のある床に,一様な太さの棒を
立てかける。棒と床がなす角を0とするとき,棒が倒れないための
0の条件を, tan0を用いた式で表せ。ただし,棒にはたらく重力の
大きさをW, 棒の長さを1とする。また, 棒と床との間の静止摩擦
係数をμとする。
基本例題 4
0
また。点Aのまわりの力のモーメントの和が0と
なればよい。点AからN., Wまでのうでの長さ
は,それぞれ1sin0, lcos0/2なので,
指針
棒が受ける力を図示し, 水平方向,
鉛直方向のそれぞれで力のつりあいの式を立てる。
また,複数の力を受ける棒の下端のまわりで, 力
のモーメントのつりあいの式を立てる。
解説
Icos0
N,×Isin0- W×-
-=0 …③
2
棒は,重
N
B
力以外に,接触する他
の物体から力を受け,
図のように示される。
地球から…重力 W
壁から…垂直抗力 N.
床から…垂直抗力 N2
床から…静止摩擦力F
また,点Aで棒がすべらなければよい。 Fが最大
摩擦力 μN。 以下となり,
式3から,
これを式2に代入して整理すると,
N2=2N, tan0
式のから,F=N,となる。これと式⑤を③へ代
入して整理すると,
FSuN。…0
Isin0
W=2N,tan0
N。
oVW
….⑤
A F
1
-cose
2
水平方向の力のつっりあいから, F-N,=0 …①
鉛直方向の力のつりあいから, N2-W=0
N,Su×2N,tan0
1
tan0>
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