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【中学理科】力の合成とは?元教員がわかりやすく解説

力の合成

このページでは、中学3年生で学習する「力の合成」について解説をしていきます。

  • 一直線上の力の合成
  • 角度のある力の合成

について知りたい方は、この記事を読めばバッチリですよ!

ねこ吉

よろしくお願いします!

うん。よろしくね!

自己紹介

さわにい」といいます。元中学理科の教員

現在は毎月30万人が利用する理科サイトの運営者です。

登録者8.5万の教育YouTuberでもあります。

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力の合成とは

力の合成とは、複数の力を合わせて1つの力とみなすことだよ。

また、合成してできた力のことを合力というよ。

下の図の赤色の矢印が合力だね。

合力
ねこ吉

力はどのように合成したらよいの?

力の合成の仕方には2つのパターンがあるんだ。

  • 一直線上にはたらく2力の合成
  • 角度をもってはたらく2力の合成

それぞれやり方が異なるんだ。

まずは、一直線上にはたらく2力の合成の仕方から解説をするね。

一直線上にはたらく2力の合成

では一直線上にある力の合成の解説をはじめよう。

ねこ吉

一直線上にある力の合成?

うん。たとえば下の図①〜③のような力の合成だね。

一直線上にはたらく力の合成

これら①〜③の力は、一直線上にはたらいているね。

一直線上ににはたらく力の合成の考え方は簡単。次の2つのポイントを守るだけだよ。

一直線上にはたらく力の合成

力の向きが同じであれば、たす。(+)

力の向きが反対であれば、ひく。(ー)

これだけなんだ。

ねこ吉

足し算、引き算だけでいいの?

うん。そうなんだよ。

①を見てみよう。これはF1は右へ6マス分。F2は右へ4マス分の力だね。

ねこ吉

力が同じ向きだから、足し算でよさそうだね。

そうだね。つまりこの2つの合力は、F1とF2の力を足した、右へ10マス分となるんだね!

1の合力

これだけだよ。とても簡単だから、必ずできるようにしようね!

②、③は、反対の向きだから、それぞれの力を引き算すればいいね。

すると、答えは次のようになるね。

2と3の合力

②は力が大きい、F2からF1の力を引いたものが合力だね。

同様に、③も力が大きい、F2からF1の力を引いたものが合力だね。

ねこ吉

確かに矢印の足し算、引き算だけで答えが出せるね!

そうなんだ。

これが「一直線上にはたらく力の合成」だよ!

角度をもってはたらく2力の合成

では続いて「角度をもってはたらく力の合成」について考えていこう!

角度をもってはたらく力の合成

これらが角度をもってはたらく2力だね。

ねこ吉

確かに角度がついているね?この場合の合成はどうするの?

このような場合は、2つの力を辺とする、平行四辺形を書けばいいんだよ。

平行四辺形を書く

そして、平行四辺形の対角線に引いた矢印が、合力になるんだよ。

合力

これが、角度をもってはたらく2力の合成の仕方だよ。

まとめ

これで力の合成に関する解説を終わるよ。

  • 一直線上の力の合成
  • 角度のある力の合成

それぞれ合成の仕方が異なるから、整理して覚えておこうね!

さわにいは、登録者8.5万人の教育YouTuberです。

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ねこ吉

またねー!

この記事を書いた人

教育フリーランスです。
専門は理科教育学。
所持教員免許は中学と高校の理科。 

さまざまな出版社の理科教材や解説を作成してます。
著書
『さわにい の中学理科電気分野が3日でわかる本』
『「中学の理科」が一冊でまるごとわかる』
ツイッターでは理科のポイントや勉強の仕方、さわにいの考えを発信しています。

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