重心の位置(2次元における3質点系, n 質点系の重心)

<2次元>

〇 3質点系

重心の位置(2次元)

2次元における重心Gの座標を r G → = ( x G , y G ) とする.質点の質量を m 1   〔 k g 〕 , m 2   〔 k g 〕 , m 3   〔 k g 〕 とし,質点の座標をそれぞれ ( x 1 , y 1 )   〔 m 〕 , ( x 2 , y 2 )   〔 m 〕 , ( x 3 , y 3 )   〔 m 〕 とすると,2質点系において, x 軸方向の重心Gのまわりの力のモーメントのつり合い条件から, x G は,

m 1 g ( x G − x 1 ) − m 2 g ( x 2 − x G ) − m 3 g ( x 3 − x G ) = 0

m 1 x G − m 1 x 1 − m 2 x 2 + m 2 x G − m 3 x 3 + m 3 x G = 0

( m 1 + m 2 + m 3 ) x G = m 1 x 1 + m 2 x 2 + m 3 x 3

x G = m 1 x 1 + m 2 x 2 + m 3 x 3 m 1 + m 2 + m 3   〔 m 〕

y 軸方向の重心Gのまわりの力のモーメントのつり合い条件から, y G は,

m 1 g ( y G − x 1 ) − m 2 g ( y 2 − y G ) − m 3 g ( y 3 − y G ) = 0

m 1 y G − m 1 y 1 − m 2 y 2 + m 2 y G − m 3 y 3 + m 3 y G = 0

( m 1 + m 2 + m 3 ) y G = m 1 y 1 + m 2 y 2 + m 3 y 3

y G = m 1 y 1 + m 2 y 2 + m 3 y 3 m 1 + m 2 + m 3   〔 m 〕

2次元における2質点系の重心Gの座標は,

r G → = ( m 1 x 1 + m 2 x 2 + m 3 x 3 m 1 + m 2 + m 2 , m 1 y 1 + m 2 y 2 + m 3 y 3 m 1 + m 2 + m 3 )   〔 m 〕

〇 n 質点系

質点の質量を m 1   〔 k g 〕 , m 2   〔 k g 〕 ,,, m n   〔 k g 〕 とし,質点の座標をそれぞれ ( x 1 , y 1 )   〔 m 〕 , ( x 2 , y 2 )   〔 m 〕 ,,, ( x n , y n )   〔 m 〕 とすると,一般に, n 質点系の重心Gの座標は,

r G → = ( m 1 x 1 + m 2 x 2 + ⋯ + m n x n m 1 + m 2 + ⋯ + m n , m 1 y 1 + m 2 y 2 + ⋯ + m n y n m 1 + m 2 + ⋯ + m n )   〔 m 〕



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学生スタッフ作成

2025年10月21日