質量530㎏の物体を傾斜角30°の斜面に置き、この物体の重量を斜面に平行な方向の力Pと斜面に垂直な方向の力Qに分解すると…

林業架線作業に必要な力学に関する知識 第39問

質量530㎏の物体を傾斜角30°の斜面に置き、この物体の重量を斜面に平行な方向の力Pと斜面に垂直な方向の力Qに分解するとき、摩擦力に関係するQの値に最も近いものは(1)~(5)のうちどれか。ただし、sin 30°=0.5、cos30°=0.866及びtan30°=0.577とし、重力の加速度は9.8 m/s²とする。

正答 (3)
正答は (3)。Q は約4.5kN です。 【物体の重量】 530 × 9.8 = 5194N = 約5.19kN 【斜面に垂直な方向の力Q】 Q = 重量 × cos30°   = 5.19 × 0.866 = 約4.5kN 【どちらに余弦を使うか】 斜面に平行(すべり落ちようとする力) → 正弦 斜面に垂直(斜面を押しつける力)   → 余弦 傾きが大きいほど、すべり落ちる力は大きくなるはずです。正弦は角度が大きいほど大きくなるので、平行成分が正弦。余弦は角度が大きいほど小さくなり、斜面を押す力が減っていく様子と合います。
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【Qが「摩擦力に関係する」わけ】 摩擦力 = 摩擦係数 × 垂直力 斜面を押しつける力Qが、そのまま垂直力になります。Qが大きいほど、すべりにくいわけです。傾斜が急になると、Qが小さくなり、同時にPが大きくなるので、二重に滑りやすくなります。 【確かめ方】 水平(0°)のとき  P = 0  Q = 重量そのもの 垂直(90°)のとき  P = 重量 Q = 0 【PとQの大小】 P = 5.19 × 0.5 = 約2.6kN 30°は45°より浅いので、Qのほうが大きく残ります。 【ほかの選択肢】 (1) 2.6kN  Pの値(正弦をかけてしまった場合) (2) 3.0kN (4) 9.0kN (5) 10.4kN  重量の2倍に近い値 (1)が最も紛らわしい選択肢です。正弦と余弦を取り違えると、 ちょうどこの値になります。どちらの成分を聞かれているかを確かめます。 【正接が要らないわけ】 正接は、PとQの比を出すときに使う 問題文に三つ並んでいても、全部使うとは限りません。

出典:林業架線作業主任者 2024年上半期実施分(2024年10月掲載/公益財団法人 安全衛生技術試験協会 公表試験問題)出典元ページ

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