理科
中学生
解決済み

中学3年の滑車を使った問題です。(左下から右ページまでの)
(1)(3)(4)が分かりません💦答えの求め方が分からないので教えて頂けたら嬉しいです。

物体Aを斜面上に置いた。静かに手をはなしたところ、物体 A. Bがゆっくり動きだしたので、 図1のように、物体A, Bが床から同じ高さになるように,物体Bを手で支えた。その後 にあてはまる最も適当なことばを,それぞれ書きなさい イ 実験2 わの一端と物体Cをひもでつなき、 ばねの他端を手で持ち, ばねが斜面と平行になるよ 千葉県公 和2年度前期選学 ア 実験1で用いた斜面上に物体Cを置いたところ, ばねののびは6cm であった。 次に。 東→ 北 物体Cが移動している間、はねののびは. つねに6 cmであった。 出田したばねは、ばねに加えた力の大きさとばねの長さの関係が表のとおりである。 東 エ 北極駅 ウ 表 加えた力の大きさ (N) 15 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 16 17 18 19 20 21 22 23 24 ばねの長さ (cm) 東→ 東一 |-西 図2 「y 2 会話文中の ひも 1.5m 物体C 移動距離 2.5m。 らそれぞれ一つずつ選び、その符号を書きなさい。 イ 午後8時頃 0.9m ウ 午後10時頃 ェ 午後11時頃 斜画 ア 午後7時頃 4 図1で、観測した場所での地平線から北極星までの角度を測ったところ,35°であった 図2で、観測した場所でのリゲルの南中高度を測ったところ,47° であった。リゲルが1。 地平線の下に位置するために観測できない地域として最も適当なものを,次のア~エのうちんと 一つ選び、その符号を書きなさい。ただし,観測は海面からの高さが0m の場所で行うものと 1.2m (1) 実験1で、物体A. Bを同じ高さで静止させるためには, 物体Bを何Nの力で支えればよい か、書きなさい。 する。 ア 北緯 82°よりも緯度が高いすべての地域 ウ 南緯 82°よりも緯度が高いすべての地域 2 実験1で,ひもを切ると同時に物体Bから手をはなした場合,物体A. Bの高さが床から イ 北緯 55°よりも緯度が高いすべての地域 ェ 南緯 55°よりも緯度が高いすべての地域 半分に達したときの, 物体 A と物体Bの運動エネルギーの大きさの関係について、簡潔に書き 5 カのつり合いと、仕事とエネルギーについて調べるため,次の実験1,2を行いました。 これに なさい。 図3 かっしゃ 関して、あとの(1)~4の問いに答えなさい。, ただし, 滑車およびばねの質量, ひもの質量およびの (3) 図3は、実験2で、 物体Cを斜面上に静止させた |まきつ ていこう び縮みは考えないものとし,物体と斜面の間の摩擦、ひもと滑車の間の摩擦, 空気抵抗はないもの ときのようすを模式的に表したものである。 このと とします。また。質量 100gの物体にはたらく重力の大きさを1Nとします。 き,物体Cにはたらく力を, 解答用紙の図中に矢印 物体C 実験1 でかきなさい。ただし,力が複数ある場合はすべて 2 質量が等しく、ともに2kgの物体Aと物体Bをひもでつなぎ、そのひもを滑車にかり。 かき、作用点を● で示すこと。 また, 図3の矢印は、 斜面 実験2において斜面上に静止している物体Cにはた らく重力を示している。 ひもを切ると同時に物体Bから手をはなし、物体A, Bの運動のようすを調べ。 4 実験2で用いた物体Cの質量は何kgか, 書きなさい。 また、 物体Cを斜面に沿って0.5m 図1 引き上げたとき、ばねを引いた手が物体Cにした仕事は何」か、 書きなさい。 普車。 しんおう 中国地方で発生した地震Iと地震Ⅱについて調べました。 図は,地震Iの震央×の位置と、 各観 開地点における震度を示しています。 また表は、 地震Ⅱで地点A~F にP波, S波が届いた時刻を 欲していますが, 一部のデータは不明です。 これに関して、 あとの(1)~(3)の問いに答えなさい。 物体B、 ーリも 1.5m 一物体A m 物体A,Bの高さ 料面 水平な床 12m -214 215
※2,(3両方とも正しいときに点を与える。 ※各学校において統一した基準により (2)(物体Aと物体Bの運動エネルギー ※(2)はか (4) ア 3点) 3点) 5 (1) 8 N の大きさは)同じである。 採点すること。玉つ さ (各3点) ひも 物体 C 巻) 斜面 ※各学校において統一した基準により 採点すること。 ぶ引願く ※部分点を与えてもよい。中さす (4) 質量 1 kg 仕事 3J ※両方とも正しいときに点を与える。 6 (1) ア (各2曲)
滑車 仕事とエネルギー

回答

✨ ベストアンサー ✨

(1)
まず、「静止させる」という言葉があるので、力の釣り合いが成立しています。
物体Aに関して、力を図示すると写真のようになります。
斜面を作る0.9,1.2,1.5 (3:4:5)の直角三角形と相似であることを踏まえて2kg=20Nの重力を分解すると、斜面に平行な分力は1.2kg=12N、垂直な分力は16Nとなります。
よって、斜面に平行な方向の力の釣り合いより、糸が物体Aを引く力(青)は12Nとわかります。(必要ないが、垂直な方向の力の釣り合いより斜面が台を押す力=垂直抗力は16N)
したがって、糸が物体Bを引く力も12Nとわかり、重力が下向きに20Nであることから、物体Bについて力の釣り合いが成立するためには、F=8Nとなりますね。

一旦送ります。

ブドウくん

(3) (1)では写真に載せたように、図に力をちゃんと書き込みましたよね。力の問題(力学)では何よりもまず図に正確に力を書き込むことが大切で、聞かれていようが聞かれていまいが一番最初にやるべきことです。だから、ここできちんと力の書き込み方をおさえましょう。

写真に載せたのは、以前の解答の一部をスクショしたものです。

今回の問題について、物体Cにかかる力を調べるために、まず何と接触しているのか、周りをなでてやって調べると床と糸と接触していますね。つまり、床と糸から物体Cは力を受けますね。糸からは「糸が【物体Cを】引く力=糸の張力」、床からは「床が【物体Cを】押す力=垂直抗力」がはたらきます。
最後に、場の力重力を図示すると物体Cにかかる全ての力が作図できたことになります。
とても勘違いしている人が多いので、ついでに書きますが、分力あるいは合力というのは重力とか垂直抗力みたいな力の一種ではありません。
高校物理で運動方程式というのを習うとよくわかることなのですが、基本的に物体がどんな運動をするのかを調べる際に、力があちこち色んな方向を向いていると厄介です。だから、普通は「物体が動いている方向」と「物体が動いている方向に対して垂直な方向」の2つのみに統一しようとします。(1)で重力の分力を考えたのは、斜面に沿って物体が動いているのに、重力が真下を向いていたから斜面に沿った向きとそれに垂直な向きに統一したかったからです。つまり、本当は下向きの重力を考えやすくするために、仮想的に2つに分けたのが分力なので、この問題の答えとして重力の分力を書いたのなら、重力は既に書いてあるのにダブルカウントすることになってしまいます。

りん

すごく丁寧にありがとうございます😭😭💕
やっっっと理解出来ました!!!!!図を書いてみるのが大事だったんですね!!
分力と合力での三角形が斜面の三角形と相似になってるのにも教えていただいてやっと気が付きました、、!!
すごい作図が苦手で、いつも作用点の位置がよくわからなかったので作図の仕方も本当にありがたいです!!!!😭
数日後テストがあるんですが、似ている問題が出たら絶対に解ける自信が着きました、、!!!
本当にありがとうございました🥰🥰🥰

ブドウくん

そう言って頂けてこっちも嬉しいです。

ところで、(4)も質問されていたと思うのですが、(1)(3)だけかと思ってその2つだけ答えたのですが、もう(4)は大丈夫でしょうか?

ブドウくん

自分が中学生のときも、この単元はフワッとしか分かっていなかったので、初めてちゃんと理解して解けるようになったのは高校に入って物理をちゃんと習ってからなんですよね。色んなことを習うけど、それらの繋がりが分かりにくかったり、何となくで解いたしまえるところがあると思います。学校のワークなら解けるのに入試問題レベルになると解けないようなそんな単元だと思いますね。

余談ですが、今度時間がある時に、上に書いたような内容も含めたノートを作れたらな、なんて思っています。だから、今日理解してもらえたことで作る価値があるんだと実感できたので、こちらも感謝しています。

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