構造力学の基礎 更新日:2026年6月15日

力の合成とは?計算方法と平行四辺形の関係

力の合成とは、物体に働く複数のを、同じ効果を持つ1つの力(合力にまとめることです。

平行四辺形の法則

同じ作用点に働く2つの力の合力は、その2力を2辺とする平行四辺形の対角線になります(平行四辺形の法則)。これがベクトルの和です。

計算方法(直交成分)

実際の計算では、各力をx・y方向に分解して成分ごとに足し、最後に合成します。

Rx = ΣFx Ry = ΣFy → R = √(Rx² + Ry²) 合力の向き θ=tan⁻¹(Ry / Rx)

2力のなす角がθのとき、合力の大きさは余弦定理から次のようにも求められます。

R = √(F₁² + F₂² + 2·F₁·F₂·cosθ)

3つ以上の力の合成

3つ以上は、示力図(力の多角形)で順に矢印をつなぐか、平行四辺形を繰り返して求めます。

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まとめ

  • 力の合成は複数の力を1つの合力にまとめること。
  • 2力は平行四辺形の対角線が合力。計算は直交成分の和→合成。
  • R=√(Rx²+Ry²)。2力なら余弦定理でも求められる。