Physics
高中
已解決

画像1枚目が問題で、2枚目がその解説です。解説では弾性力が上向きだと述べていますが下向きではないのは何故ですか?バネは上へ伸びているため、反対の下向きに弾性力が働くと私は考えました。

50 弾性力ばね定数が70N/m のつる巻きばねの一端に質量 1.0 kgのおもりをつけ, おもりを水平な台上にのせ, ばねの他端を静かに引 き上げる。重力加速度の大きさを 9.8m/s² とする。 (1) ばねの伸びが 5.0cm のとき,台がおもりを支えている力の大きさ N [N] を求めよ。 (2) おもりが台から離れるときのばねの伸びx [m] を求めよ。 lllllllllll
50 ここがポイント おもりにはたらく力は,重力, ばねの弾性力, 台からの垂直抗力の3つ。 (1) ではこれらのつりあいを 考える。 (2) でおもりが台から離れるとき, 垂直抗力は0となる。 解答 (1) 図のように, おもりには重力W, ばねの弾性力F, 台 からの垂直抗力Nがはたらき, これらがつりあっている。 よって F+ N-W = 0 ・① 垂直 抗力 N ここで, 「W=mg」 より W=1.0×9.8=9.8N 「F=kx」 より F=70×0.050 =3.5N これらを①式に代入して 3.5+ N-9.8=0 よってN=6.3N (2)おもりが台から離れるとき, 垂直抗力Nは0 となる。 1 式より 9.8 70x+0-9.8=0 よって x=- -=0.14m 70 1 弾性力 F 重力 W なぜ弾性力 が上向き? Gla202 1 ばねの伸びは単位mに して計算することに注意。 5.0cm=0.050m

解答

✨ 最佳解答 ✨

よぐ

ご回答ありがとうございます。
質問があります。「張力は互いに逆向きに働く」とありますが、張力(バネの場合は弾性力)が2種類あるということでしょうか?それとも今回は張力と弾性力が互いに逆向きにはたらいているということでしょうか?

ありがとう

返信遅れてすみません、加えて僕の書き方が悪かったこともお詫びします。要は作用反作用です、紐の真ん中から互いに逆向きに働いています。また、ヒモの性質として「作用反作用が折れ曲がる」というものがあります。よって写真のような動滑車では図のように張力が働きますがこれも作用反作用です。

ヒモの性質
1.ヒモの上ならどこでも、互いに逆向きに張力が働く
2.作用反作用が折れ曲がる

讃岐弁琴葉茜先生

ご質問について「地面の上に置いた箱の上にバネを取りつけて上に引くときにバネは箱を押すか引くか?=2022年8月31日」と「バネの自然長とバネが引いたり押したりする方向=2022年8月31日」いうタイトルでノートを俺は書いてみました。このノートを俺のプロフィールページから見ることができますので良かったら見てみてください。

よぐ様が質問されたことは多くの生徒様はスルーしますが深く考えてみると「確かに変だよね」というポイントです。これはよぐ様が物理を深く考えている証拠ですので物理のセンスがとてもあります。

ありがとう先生が説明されていたことも「バネの自然長とバネが引いたり押したりする方向=2022年8月31日」いうタイトルの俺のノートの内容を説明しています。「バネの働きはこうだよ」と教えようとしていたのでありがとう先生も物理のセンスがとてもあります。

物理はとても面白いですが分かりにくいので分からないことがありましたらこのコメントに質問コメントをお願いします!。

よぐ

ありがとう様、ジェイ様、丁寧に教えてくださりありがとうございます。
ジェイ様のノートを拝見しました。一つ質問があります。添付した画像にて指摘した弾性力が、最初の質問の画像2枚目のFと同じものだという解釈で合っていますか?

讃岐弁琴葉茜先生

合っています。バネが引く力をバネの弾性力と言います!。

よぐ

分かりました。ありがとうございます!

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