平衡力と不平衡力の違い

主な違い–バランスのとれた力とアンバランスの力

体に作用する力について考えるとき、力は次のいずれかである可能性があります。 バランスの取れた また 不均衡。平衡力と不平衡力の主な違いは、力が平衡している場合、物体に作用する正味の力は0であるのに対し、力が不平衡の場合、物体に作用する正味の力は0ではないことです。

バランスの取れた力とは

ベクトルの合計が0の場合、物体に作用する力はバランスが取れています。つまり、体に作用する正味の力はありません。ニュートンの運動の法則によれば、体は加速しません。これは、体が静止している場合は静止し続け、体が動いている場合は同じ速度で直線的に移動し続けることを意味します。物体が同じ速度で移動するが直線的に移動しない場合、物体にかかる力のバランスが取れておらず、物体は加速しています。

バランスの取れた力–例

簡単な例を見てみましょう。下の図の犬は両方とも一枚の布を引っ張っています。両方の犬が反対方向に50Nの力で布を引っ張っているとすると、2つの力は互いに打ち消し合い、合力または正味の力は0になります。ここでは、力のバランスが取れており、布は動きません。

バランスの取れたForce_犬が綱引きをしている

テーブルの上で休んでいるマグカップを考えてみてください。マグカップが動かないという事実は、必ずしもマグカップに作用する力がないことを意味するわけではありません。マグカップを引き下げようとすると、常に重力が作用します（ここでは、地球上のマグカップについて話していると仮定します）が、テーブルがマグカップに及ぼす上向きの反力によって重力が相殺されます。言い換えれば、力のバランスが取れており、これがマグカップが動かない理由です。

コプラナーフォース

物体が3つの同一平面上の力によって引っ張られている（つまり、すべてが同じ平面に沿って作用する）例を見てみましょう。体が静止し続ける場合、私たちは体にかかる力のバランスが取れていることを知っています。下の図では、2つの力があります

と

互いに直角に作用し、第3の力

ある角度で行動する

垂直に。それらのバランスが取れていれば、2つの力の関係を解明することができます

と

と角度

まず、力を垂直に取り、

水平方向に、

最初の方程式を最初の方程式で割ると、次のようになります。

3つの同一平面上の力のバランスが取れていて、それらが互いに異なる角度を成している場合は、2つの垂直方向に沿って各力の成分を見つけるだけです。その場合、各方向に沿った成分のベクトル和は0になります。

不均衡な力とは何ですか

物体にかかる力が不均衡であると言うとき、正味の合力があることを意味します。いつものように、力のベクトル和を見つけることによって合力を見つけます。力の合計または合力を取っていることを示すために、次のように記述します。

なので

ニュートンの第2法則によると、

質量のある体に作用する

、その後、体はの加速を受けます

合力の方向に。例として別の綱引きを取り上げましょう。今回は人間と犬の間です。

綱引き：犬対人間

写真では、力のバランスが取れているように見えます。しかし、犬が60 Nの力で布を引っ張ったのに対し、女性が60.25Nの力で布を反対方向に引っ張った場合はどうなるか想像してみてください。これで、女性に向かって0.25Nの不均衡な力が発生します。シャツの質量が3gの場合、シャツの女性への加速度は次のようになります。