物理
高校生
解決済み
物理の問題です。弾性力ってバネが戻ろうとする力ですよね?ですが解説にはF₂(弾性力)が下向きに働いています。どうしてですか?
63. ばねの直列接続 図のように,軽いばねAと軽い
ばねBを直列に接続し,質量 2.0kgのおもりをつるして静止
させた。ばねA, Bのばね定数をそれぞれ98N/m, 196N/m
とし,重力加速度の大きさを9.8m/s2 とする。 次の各問に答
えよ。
(1) AがBから受ける力の大きさは何Nか。 また,BがA
から受ける力の大きさは何Nか。
(2) A,Bのばねの伸びはそれぞれ何mか。
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 - 00000000000000000¹
A
48円
us
63.
2.0kg
19.6
201
(1)
B (2)
63. ばねの直列接続
解答 (1) Aが受ける力 : 20N, Bが受ける力 : 20N
(2) A:0.20m, B:0.10m
her
指針>
(1) おもりに加えて, ばね A,Bが受ける力
に着目すると,それぞれが受ける力はつりあっている。
また, 作用・反作用の法則から、 AとBが互いにおよ
ぼしあう力の大きさは等しい。 (2) A, B のばねの伸
びをxi [m], x2 [m] とし, フックの法則を用いて式を
立てる。
解説 (1) Aは、天井か
ら上向きに力F1, B から
下向きに弾性力 F2 を受け,
Bは, A から上向きに弾性
F3, おもりから下向き
に力Fを受ける。 また,
おもりは,下向きに重力
FA
2.0×9.8=19.6N, B から上
向きに弾性力 Fs を受ける。 各物体が受ける力はつ
りあっているので,
F₁
F2=F3 F=F5
したがって,
F3
19.6N
F-F2=0
F3-F4=0 Fs-19.6=0
また, AとBが互いにおよぼしあう力 F2, F3, Bと
おもりが互いにおよぼしあう力 F4,F5 は, それぞ
れ作用・反作用の関係にあるので,
糸フ
に
F.=F2=Fx=F=Fs=19.6
20 N
すなわち, AがBから受ける力 (F2) は20N, Bが
Aから受ける力 (F3) は20Nとなる。
(2) A,B の伸びをそれぞれx [m], x2 [m]とすると
Aの弾性力は98x1 [N], B の弾性力は196x2 [N] と
表され, (1) の結果から、 どちらもおもりが受ける重
力 19.6N と等しいので、
98x1=196x2=19.6
したがって, x=0.20m,x2=0.10m である。
m.
B
Advice ある物体が受ける力のつりあいの式を立てる
とき, その物体が受ける力のみを考え、他の物体が受け
る力を考慮する必要はない。
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