シミュレーションのリンク
扱っている現象および本教材の説明
物体が斜面上に置かれているとき、重力 mg（鉛直下向き）は斜面に沿って2つの成分に分解できます。斜面の傾き角を θ とすると：
- 斜面方向成分（物体を滑らせようとする力）：mg sinθ
- 斜面垂直方向成分（斜面を押す力・垂直抗力の反力）：mg cosθ
mg sinθ + mg cosθ ≠ mg（スカラー和は異なる）
しかし、ベクトルとして合成すると元の重力 mg に戻ります。3辺の関係は直角三角形の三平方の定理に対応します：
(mg sinθ)2 + (mg cosθ)2 = (mg)2
斜面の傾きが大きくなるほど mg sinθ が大きくなり、物体が滑りやすくなることが視覚的に確認できます。
一般的な力の水平・垂直分解については 力の分解 を参照してください。
対象
- 高校物理で力学を学習している学生
- 斜面上の物体の運動を学ぶ際に力の分解を理解したい方
- 垂直抗力と重力の関係を視覚的に把握したい学習者
使用方法
- 右上の「⚙ 設定」ボタンをクリックして設定パネルを開きます。
- 質量スライダーで物体の質量（1〜30 kg）を変更します。
- 斜面角度スライダーで斜面の傾き（0〜80°）を変更します。
- キャンバス上で各力ベクトルがリアルタイムに更新されます。
凡例
| 矢印の色 | 意味 |
|---|---|
| 緑 | 重力 mg（鉛直下向き） |
| 赤 | 斜面方向成分 mg sinθ |
| 青 | 斜面垂直方向成分 mg cosθ |
観察のポイント
- θ = 0° のとき mg sinθ = 0 になり、滑らせる力が働かないことを確認しましょう。
- θ = 90° のとき mg cosθ = 0 になり、斜面を押す力がなくなることを確認しましょう。
- θ = 45° のとき mg sinθ = mg cosθ になり、2つの成分が等しくなることを観察しましょう。
- 斜面角度を 0° から 90° に変化させたとき、mg sinθ と mg cosθ の大小関係が 45° で逆転することを確認しましょう。
参考文献
- 高校物理教科書（力学分野）
- 大学物理力学の教科書