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張力、垂直抗力、バネの「力の作図」はみな同じ。
張力＝垂直抗力＝バネの力。
どれも、
というだけ。
「力の作図」でやることは、全部同じなのだ。
ただ、矢印を書けばいい。
また、
同じ糸、バネから受ける力は常に等しい。
同じ糸から受ける力は、すべて等しい。
物体$A$が糸$α$から受ける力：$T$
物体$B$が糸$α$から受ける力：$T$
同様に、
同じバネから受ける力は、すべて等しい。
垂直抗力は互いに等しい。
これらはすべて、作用・反作用の法則による。
（糸とバネにも適用されるのは、糸とバネの質量が$0$だから）
つまり、
垂直抗力→互いの物体にはたらく力は同じ$N$
バネの力→両端の物体にはたらく力は同じ$F$
となるわけだ。
はたらく力が必ず、
作用・反作用の関係になる。
２つの物体に
はたらく力の大きさが、同じになる。
じゃあ、バネって？
バネって何が違ったのだろうか？
バネとは、計算時に違いを発揮するのだ。
【バネだけ+α】
計算するときに、
「$F=kx$」と「$U=\frac{1}{2}kx^2$」
が使える。
ただそれだけ。
バネだけ、計算時に違いがある。
・自然長からの伸び$x$で、$F$が計算できる。
・位置エネルギー$U=\frac{1}{2}kx^2$をもつ。
これは、
張力と垂直抗力にはない特性。
でも、それだけなのだ。
張力と垂直抗力、バネの違いって。
知ってましたか？
それ以外は、
張力＝垂直抗力＝バネの力
だと思っていればいい。
（もちろん、扱い方のハナシ）
たとえばね・・・
力の作図をするときは、
バネのあのぐるんぐるんは「ピンと張った１本の糸」だと思って、
力$F$を書き込んでやれば良いのだ。
たとえば、この図は
バネを糸に書き換えて（そうみなして）
力$F$を作図してやって、
元に戻すと、こうなっている。
まあ、
バネと糸の扱いは同じなのだから、
頭の中で糸に変換してあげると
スムーズに解けたりするんだね。
とくに、力の作図。
基本的に、
バネは糸と同じ扱いなのだから。
違うのは、
計算するときだけ。
あとは、
張力が$0$になったときに
（くっ付いた）バネ→ゆるまない。
糸→糸がゆるんで、力が発生しなくなる。
ってだけかな。
まあ、
バネと糸は非常に似ている
ってことが頭にあると、力の作図がしやすくなる。
張力と垂直抗力、バネの全パターンって？
よく見るパターンはこんな感じだね。
【糸の張力】
$T=0$になったら、糸がゆるむ。
【（くっ付かない物体との）垂直抗力】
$N=0$になったら、離れる。
【「くっ付いた」バネ】
$F>0$→引っ張る力（張力）
$F<0$→押す力（垂直抗力）
そして、
【糸の張力】
$T=0$になったら、糸がゆるむ。
【（くっ付かない物体との）垂直抗力】
$N=0$になったら、離れる。
【「くっ付いた」バネ】
$F>0$→引っ張る力（張力）
$F<0$→押す力（垂直抗力）
という条件はよく使われる。
要はね、
（接続しているのか、してないのか）
で、条件が変わってくるのだ。
だから、難易度が上がると・・・
【くっ付いた物体との張力】
$T$がマイナスになったら、垂直抗力（逆向き）に変わる。
【くっ付いた物体との垂直抗力】
$N_2$がマイナスになったら、張力（逆向き）に変わる。
【「くっ付いていない」バネ】
$F=0$になったら、物体が離れる。
とくに最後の「くっ付いていない」バネは、
条件がわからずに失敗してしまう受験生が多い。
また、
くっ付いていると、
他の力次第で
張力が垂直抗力に逆転したり。
【糸の張力】
$T=0$になったら、糸がゆるむ。
【（くっ付かない物体との）垂直抗力】
$N=0$になったら、離れる。
は有名で重要だが、
それ以外にもパターンがあるのだ。
張力と垂直抗力とバネ。
大事な視点として、
「くっ付いているかどうか？」
をみて欲しい。
この６パターンがすべて
なので。
これが無意識に扱えれば、
張力と垂直抗力、バネは免許皆伝ですよ。
まったくの敵なしです。
ご参考までに。
