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1936年(昭和11年)京都帝國大學工學部-力學[4]

2025.01.24記

[4](力學)水平面ト垂直面トノ間ニカケタ梯子アリ.コレニ人ガ上ルニ,梯子ガ滑ルコトナク最高點マデ達シ得ルタメニハ梯子ノ傾キ (\theta) ヲ如何ニスベキカ.但シ梯子ノ重サハナイモノトシ,梯子ト面ノ摩擦係數ヲ \mu トス.

2025.01.29記
\mu は静止摩擦係数と考える.

[解答]
はしごの長さを L とし,はしごを x だけ登ったときの状況を考える.

床と梯子の接点における垂直抗力を N_1,壁と梯子の接点における垂直抗力を N_2 とする.

水平方向の力の釣合から N_2=\mu N_1…① であり,モーメントの釣合から
(N_2\sin\theta+\mu N_2\cos\theta)(L-x)=(N_1\cos\theta-\mu N_1\sin\theta)x…②
となるので,①を②に代入して
\mu(\sin\theta+\mu\cos\theta)(L-x)=(\cos\theta-\mu \sin\theta)x
となり
\dfrac{x}{L}=\dfrac{\mu(\sin\theta+\mu\cos\theta)}{(1+\mu^2)\cos\theta}=\dfrac{\mu}{1+\mu^2}\tan\theta+\dfrac{\mu^2}{1+\mu^2}
となる.はしごが滑ることなく最高点まで達するためには \dfrac{x}{L}\gt 1 となれば良いので
\tan\theta\gt \dfrac{1}{\mu}
となるように \theta を選べば良い.

力學の解説は信用しないように.




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