与えられた力のベクトルを、それぞれX方向とY方向に分解し、各方向の成分(Px, Py)の大きさを求める問題です。作図も求められています。

応用数学ベクトル力の分解三角関数物理
2025/7/24

1. 問題の内容

与えられた力のベクトルを、それぞれX方向とY方向に分解し、各方向の成分(Px, Py)の大きさを求める問題です。作図も求められています。

2. 解き方の手順

(1)
* 与えられた力は60Nで、X軸となす角は45度です。
* X方向成分 Px は、 Px=60cos(45)Px = 60 \cos(45^\circ) で計算できます。
cos(45)=22\cos(45^\circ) = \frac{\sqrt{2}}{2} なので、Px=60×22=302Px = 60 \times \frac{\sqrt{2}}{2} = 30\sqrt{2} N
* Y方向成分 Py は、 Py=60sin(45)Py = 60 \sin(45^\circ) で計算できます。
sin(45)=22\sin(45^\circ) = \frac{\sqrt{2}}{2} なので、Py=60×22=302Py = 60 \times \frac{\sqrt{2}}{2} = 30\sqrt{2} N
(2)
* 与えられた力は100Nで、X軸となす角は30度です。
* X方向成分 Px は、 Px=100cos(30)Px = 100 \cos(30^\circ) で計算できます。
cos(30)=32\cos(30^\circ) = \frac{\sqrt{3}}{2} なので、Px=100×32=503Px = 100 \times \frac{\sqrt{3}}{2} = 50\sqrt{3} N
* Y方向成分 Py は、 Py=100sin(30)Py = 100 \sin(30^\circ) で計算できます。
sin(30)=12\sin(30^\circ) = \frac{1}{2} なので、Py=100×12=50Py = 100 \times \frac{1}{2} = 50 N
(3)
* 与えられた力は200Nです。図から、X軸となす角θ\thetaに対する三角形の各辺の比が3:4:5であるとわかります。
* X方向成分 Px は、Px=200cos(θ)Px = 200 \cos(\theta)で計算できます。図からcos(θ)=45\cos(\theta) = \frac{4}{5}なので、Px=200×45=160Px = 200 \times \frac{4}{5} = 160 N
* Y方向成分 Py は、Py=200sin(θ)Py = 200 \sin(\theta)で計算できます。図からsin(θ)=35\sin(\theta) = \frac{3}{5}なので、Py=200×35=120Py = 200 \times \frac{3}{5} = 120 N。ただし、Y軸の正の方向と逆向きのため、Py=120Py=-120Nです。

3. 最終的な答え

(1)
Px = 30230\sqrt{2} N
Py = 30230\sqrt{2} N
(2)
Px = 50350\sqrt{3} N
Py = 50 N
(3)
Px = 160 N
Py = -120 N

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