Question

み

(4)なんですけど、物体1に上向きに働く力を求めるためになぜ24－12をするんでしょう？

へこむ大き
験
におい
力の大きさを
この
へこむ大
このへこ
体1
PA
図4
いきなさい。
36k
ジにはたらく圧力の大きさが同じになる組み合わせが二つある。その組み合わせを符号
2では,次のア~オのように物体1と物体2を重ねてスポンジの上に置いた。 このとき,
36N
Lieta
BOO
フック]
O
物体1
物体にはた
らく重力
D
A
PB <PD
糸 1
EKONO A SAJA
PB>Po
図4は、ツクをつけた物体1を糸でまっすぐにつるしたときのようすを模式的に表したも
である。図中の矢印は物体1にはたらく重力を表し、方眼の1目もりは3Nの力の大きさを
表している。また,図5は、図4と同じ方眼を用いて, 実験3で糸1, 糸2がフックを引く力
1、2が
大きさと向きを調整した後のようすを模式的に表したものである。このとき、
17クを引く力を解答欄の図中にそれぞれ矢印でかきなさい。 ただし、作用点を
で示すこと。
図 5
B
水平な床と
垂直な方向
D
Pc > Po
糸2
P フック]
面Bを下に
した物体1
Pc < Po
#09.2014
Pc = Po
C |B
Pc=Po
関係
I
D
AC
D

4
直方体の物体をスポンジの上に置き、スポンジのへこむ大きさを測定して圧力を調べる実験
1~3を行いました。 これに関して、あとの (1)~(4)の問いに答えなさい。 ただし、実験におい
て物体は、常にスポンジからはみ出したり、”いたりすることがなく、スポンジのへこむ大き
さは,圧力の大きさに比例するものとします。 また100gの物体にはたらく重力の大きさを
1Nとします。
実験 1
1 図1のように,質量2.4kgの物体1と. 質量1.2kgの物体2を用意した。
2 図2のように,物体1の面Aを下にしてスポンジの上に置いて,スポンジのへこむ大
きさを測定した。
物体1の面B,C,物体2の面Dを下にしてスポンジの上に置いて、スポンジのへこ
む大きさをそれぞれ測定した。
2801
(2N
0812401
200pa
10cm
5cm
0.0
TV
-24
024
物体1
24N
C 207
A2045
Bak
120cm 200
0.85
25cm
物体2
10cm>
Doye
10cm1
0.
02012
2666
図2
5x9
|スタンド
ものさし
TORA
PA と の大
PA <Po
PA > Po
PA <Po
PA > Po
B
面Aを下にした物体1
HA
糸1
実験2では,
ポンジにはたら
スポンジ
糸2
45°45°
実験 2
468
実験用いた物体1と物体2を重ねてスポンジの上に置いた。 重ね方を変えて, スポ
ンジのへこむ大きさを測定した。
図3
水平な床と垂直な方向
実験 3
ELAN
COI
なな
図3のように、面Bを下にした物体1に, フッ
クを取り付けてスポンジの上に置き, フックに取
り付けた糸をスタンドに斜めに固定し、2を
手で斜めに引いた。 スポンジのへこむ大きさが,
実験1の② と同じになるように、糸1,2がフ
ックを引く力の大きさと向きを調整した。 このと
き、1,2の方向は、水平な床と垂直な方向
からそれぞれ45°であった。 なお, フックと糸の
重さや伸び縮みは考えないものとする。
ゆか
書きなさい。
水平な床
図4は,フ
である。図
消している。
の大きさと
フックを引
フック
次の
面Bを下に
した物体1
F
水平な床
36
B
(1) 実験1の②で、 スポンジにはたらく圧力の大きさは何Pa (N/m²) か書きなさい。
(2) 実験1の②で、スポンジにはたらく圧力の大きさを PAとする。 同様に、実験1の③で,物
体1の面B では Pe, 面CではPc. 物体2の面D では Po とする。 Pa~Pc と, Poとの大小関係
として正しいものはどれか。 次のア~エのうちから最も適当なものを一つ選び、符号を書きな

したがって, ア~オのうち,
組み合わせは,同じ面Cを下にしたアとイ,面積が
0.01m² で等しい面Aと面Dを下にしたウとオである。
(4) <分力>図3で, スポンジのへこむ大きさが実験1の② と同じになったこ水平な床・･・
方向
とから,このときにスポンジにはたらく圧力の大きさは実験1の② と等し
(1)より2400Pa である。 よって,面Bの面積が0.005m²より, スポンジ
にはたらく力の大きさは,2400×0.005=12(N)である。 これと物体1の重
さが24Nより 物体1に上向きにはたらく力の大きさは, 24-1212 (N)
で、これは糸1と2がフックを引く力の合力の大きさと等しい。したが
って、糸1,2がフックを引く力は,この合力を分解することで求めら
れる。 作図は,まず,右図のように、糸がフックについた点をOとおくと,
合力を示す点 0 を作用点として, 水平な床と垂直な方向に12Nの上向きの力の矢印OPをかく。こ
のとき, 方眼の1日もりは3Nの力の大きさを表しているので, 矢印OPの長さは,12÷3=4 (目も
り) である。 次に, 矢印OPが対角線となる平行四辺形をつくるため, 点Pを通り、糸2,糸1に平
行な直線をそれぞれ引き, 糸1,糸2との交点をQ R とする。 最後に,点Oを作用点とし,先端
を点 Q, R とする矢印OQ,ORをかく。
10
] [植物の生活と種類] 電熱線
に加わる
1) <蒸散>植物が吸い上げた水が
水蒸気になって葉の気孔から空気中に出ていく相伍六貫社
糸1
・糸2
R
フック
面Bを下
にした物
体1

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

ブドウくん

物体に働く下向きの力と上向きの糸が引く力の釣り合いから、下向きの力を求めれば糸が引く力の大きさも求まるからです。

み

下向きの力は重力では無いのですか？

ブドウくん

誤解を招く言い方をしてしまいましたね、すみません。
下向きの力は重力のみですね。それに加えて、この物体1はスポンジと接触することによって押される、「スポンジが物体を押す力（以下、垂直抗力という）」と、糸と接触することによって引かれる、「糸が物体を引く力」がはたらいています。

この24-12は、今大きさが分かっている、重力と垂直抗力の合力です。下向きを正にして考えると、重力が24Nで、垂直抗力が上向きに12N、すなわち下向きに-12N働いているので、その合力は下向きに24N-12N=12Nとなります。前の回答にて「下向きの力を求めれば」といったのは、この2つをまとめた下向きの合力のことを言ったつもりです。

・下向きの重力
・上向きの垂直抗力
・糸1が物体を斜め左上向きに引く力
・糸2が物体を斜め右上向きに引く力
この4力がはたらいている状態で、上下方向に対しても左右方向に対しても静止しているため、上下方向、左右方向それぞれで力の釣り合いが成立します。
糸が物体を引く力の向きは、糸が上下方向でも左右方向でもない、変な方向（斜め45度）を向いているため、力の釣り合いを考える際は分解して、向きを揃えます。（写真のとおり）

み

解説ありがとうございます！