【中学理科】力の分解とは？元教員がわかりやすく解説

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

という方は、この記事を読めばバッチリですよ！

うん。よろしくね！

力の分解とは

力の分解とは、１つの力を２つ以上の力に分けることだよ。

また、分解によって分けられた力のことを分力というよ。

力Fをaとbの方向へ分解したとしよう。

この場合、下の図の２つの力の矢印が分力となるんだよ。

力の分解の作図

では続いて、力の分解の作図の方法を見ていこう。

力Fをa方向とb方向に分解してみよう。

力の分解は、平行四辺形を作図すると簡単に行うことができるんだ。

うん。まずは力Fの先端を通り、aと平行な線を書いてみよう。

すると、下の図のようになるね。

続いては、力Fの先端を通り、bと平行な直線を書いてみよう。

すると、図のようになるね。

これで、平行四辺形を書くことができたね。

平行四辺形の辺が分力となるよ。

力の分解はすべてこの手順で行うことができるよ。

しっかりと練習してね！

斜面上の物体にはたらく重力の分解

では続いて、斜面上の物体にはたらく重力の分解を考えていこう。

ねこ吉。

下の図のような、急な斜面と緩やかな斜面の上に物体があった場合、どちらのほうが早く滑り落ちるかな？

だけど、どちらの物体もかかる重力は同じだよね？なぜ急な斜面の方が早く滑り落ちるのかな？

理由を説明できる？

その理由を、力の分解を元に考えていこう！

まず、斜面上にある物体に働く重力の分解は

に分解するよ。これは必ず覚えておこう！

斜面上にある物体の重力の分解は、「斜面に平行な方向」「斜面に垂直な方向」に分解する！

つまり、それぞれこのような向きに分解すればいいんだね！

では、重力をこの2つの方向へと分解してみよう。

まずは平行四辺形を書いて…。

それぞれの辺が分力になるように、力の矢印を書けばいいね！

これで力の分解は完成だね。

図があると力の分解が難しく感じるけど、やっていることは力の分解の基本的な問題と同じだね！

（以下は力を残して図だけ見えなくした図）

さて、ここで注目してほしいポイントがあるんだ。

それは、重力の大きさは同じでも、斜面方向にはたらく力は急な斜面のほうが大きい！

ということだよ。

滑り落ちる力が、図1のほうが大きいから、斜面が急な方が早く滑り落ちるんだね。

これはボールなどの丸い物体でも、全く同じだよ！

斜面に垂直な力は、斜面が物体を支える力（垂直抗力というよ）とつり合っているよ。

だから斜面に垂直方向には物体は移動せず、斜面と平行な方向に物体が移動するんだね！

まとめ

これで力の分解の解説を終わるよ。

しっかりと確認しておこうね！