端に重りが結ばれている紐を考えてみましょう。重力が弦を下に引っ張り、弦が重りを引っ張ります。これら 2 つの力は等しく、互いに反対です。一緒に、それらは互いに打ち消し合います。重りは「静止」しており、正味の力は作用していません。この状態は機械的平衡と呼ばれます .
数学的には、これは次のように表されます
ΣF =0
または、質量に作用するすべての力の合計がゼロに等しい。弦の重りの場合、上向きの力は弦の張力であり、下向きの力は重りを引っ張る重力です。合計するとゼロになります。
問題例
とても大きな猫がブランコの真ん中に座っています。ロープには2つのウロコが付いています。
1 つの目盛りは 5 kg と表示されます。
A. 2 つ目の目盛りは何と読みますか?
B.猫とブランコを合わせた重さは?
解決策
この状況の猫は機械的平衡状態にあります。重力が猫を下に引っ張ってスイングします。この引っ張りに対抗するための力は、下向きの力と等しくなければなりません.
猫はブランコの中心に座っているので、力が両方のロープに均等に分散されます。一方の目盛りは 5 kg であるため、もう一方のロープは同じ量の重さを運ぶ必要があります。 2 番目の目盛りは 5 kg です。
猫とスイングの重量は、これら 2 つの上向きの力の合計になります。
5kg(右目盛)+5kg(左目盛)
10kg
猫とブランコの重さは 10 kg です。
猫が少し左にすくうとどうなるか見てみましょう。
左の目盛りは 7 kg です。右手の目盛りは何と読むでしょうか?
猫とブランコの体重は変わりませんでした。体重が少し移動しただけです。猫とブランコはまだ10kgの重さで引き下がります。それらは平衡状態にあるため、上向きの力は下向きの力と等しくなります。
10kg＝7kg（左目盛り）＋？ kg (右目盛)
10kg – 7kg =? kg (右目盛)
3 kg =正しい目盛りの読み。
システムが機械的に平衡状態にあるとき、システムに作用する総力がゼロに等しいことを覚えておくことが重要です。
