物理学解体新書

外積[2]-----外積の大きさ

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外積の大きさ

まず、大きさから解説しよう。
力のモーメントNを例にすると、大きさは以下の式で表現される。
N=rF・sinθ
これは理解しやすい。
Nの大きさは「Fとrが作る平行四辺形の面積」と同じなのだ。

余談

rF・sinθがなぜ平行四辺形の面積になるのか確認しておこう。
平行四辺形の面積は「底辺 × 高さ」だ。

下図で底辺をr、高さをhとすると、面積はr hである。
hはF・sinθと等しいので、結局面積はr F・sinθということになる。
外積の大きさ




Fとrが同じ方向の場合は、sinθがゼロなので、Nはゼロ、つまり回転させる効果はまったくないということだ。
てこを例にすると、柄の方向に引っ張ることになる。
これでは、てこは用をなさない。
外積の大きさと、てこ


Nが最大になるのは、Fとrが直角の場合である。
てこを例にすると、柄と直角の方向に、力をかければ、てこを回転させる効果(物体を動かそうとする効果)が最も大きくなるのである。
外積の大きさと、てこ

角度θとNの大きさの関係をまとめると、以下の表になる。

θ=0
Fとrが同じ方向
0<θ<90θ=90
Fとrが直角
外積の大きさ
面積は0
外積の大きさ
面積はr F・sinθ
外積の大きさ
面積はr F
N = 0
θ=0でNは最小
N = r F・sinθN = rF
θ=90でNは最大


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2005/06/25



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