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2012.07.01


  床の上に横倒しにされた、 重さ 、 長さ の鉄棒の一端に紐をつけ、 水平面から の角度上向きの方向に引っ張り続けます。 すると、 鉄棒のもう一端は床に対して移動せず、 下図のように鉄棒は床面に対して の角度を保った所で静止しました。 このときの、 紐を引く力の大きさ、 鉄棒の一端が床から受ける垂直抗力の大きさ、 鉄棒の一端が床から受ける静止摩擦力の大きさ を求めてみましょう。

    


  力を水平方向と鉛直方向に分解して、 運動方程式 を作ります。 また、 鉄棒と床の接点を回転中止とする 回転運動方程式 も作ります。 運動方程式は、 複数の力が作用していて、 かつ、 加速度がゼロのときは、 力のつり合いを表す式になります。

    


運動方程式
     
運動方程式
     
回転運動方程式
     

より 
    
に代入して、
    
に代入して、
    


鉄棒に対して実際に作用している3つの力の作用線は、 1点で交わります。