💡 ヒント:壁に立てかけた棒(基本問題97)

📋 問題の状況を整理しよう

直感的理解

なめらかな壁に立てかけた一様な棒。下端 A はあらい床、上端 B はなめらかな壁。棒の重さ \(W\)、棒と床のなす角は与えられた値(例えば 60°)。

未知の力は床からの垂直抗力 \(N_A\)摩擦力 \(F\)、壁からの垂直抗力 \(N_B\) の 3 つ。剛体のつりあい 3 本の式(水平・鉛直・モーメント)でちょうど解ける。

✏️ 求めるもの

床からの垂直抗力 \(N_A\) を、棒の重さ \(W\) を使って表す(角度は固定値の場合)。本問では床と棒の角度が 60°、または棒の重心位置が中点でない場合(例:A から長さの \(1/3\) 等)に注意。

🔬 シミュレーションで体感

👀 観察のポイント

💡 考え方のヒント

🔧 使う道具
  1. 鉛直のつりあい:\(N_A = W\)(最も簡単に出る)
  2. A まわりのモーメント:未知の \(N_A\) と \(F\) のモーメントが消えるので、\(N_B\) が一発で求まる
  3. 水平のつりあい:\(F = N_B\) で摩擦力も出る
  4. 注意:本問では「\(N_A\)」を答えるので、ステップ 1 だけで十分。ただし重心の位置が中点でない場合は、モーメントの腕が変わるので、A から重心までの距離を正しく取ること
注意

なめらかな壁」は壁が摩擦力を持たないという意味で、「壁からの垂直抗力のみ」が作用。床は「あらい」のでつりあい時に摩擦力 F が必ず存在する。一様な棒の重心は中点だが、本問のように長さや重さが偏っている棒では重心位置が中点ではないので注意(例:重心が A から長さの 1/3 など)。問題文の重心位置を必ず確認しよう。