力のはたらきの問題
質量 の机があり、同じ形の 4 本のあしで水平な床の上に立っている。それぞれのあしの床にふれている部分は、1 辺 の正方形である。机の重さは 4 本のあしに等しくかかるものとする。
質量 の物体にはたらく重力の大きさを とする。このとき、机のあしが床におよぼす圧力は何 Pa ですか。
この問題で使うもの
- 重力と力の大きさ(説明と入口の問題)
- 圧力の比べ方と等しい条件(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(4 技能)
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ヒント
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ヒント 1
圧力は「面を垂直におす力 ÷ 力がはたらく面積」で求めます。床にふれているのは 4 本のあしの部分だけです。
ヒント 2
机が床をおす力は机の重さ です。ふれている面積は 4 本分を合計しましょう。
ヒント 3
面積は です。これを に直してから計算しましょう()。
答えと解説
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解説を読む
圧力は次の式で求められる。
床をおす力
机の質量は なので、机にはたらく重力は である。机は静止しているので、4 本のあし全体で床を の力でおしている。
面積
1 本のあしが床にふれている面積は で、4 本合わせて である。 なので
圧力
(1 本のあしで考えても、力 、面積 で、 となり同じである。)
よって、机のあしが床におよぼす圧力は である。
別解
机の質量は kg g なので、重力の大きさは N。
1 本のあしの床にふれている面積は cm²。あしは 4 本なので、床にふれている面積の合計は cm² m²。
圧力 力 面積 より、 Pa。
(1 本あたりで考えても、1 本にかかる力は N、面積は cm² m² なので、 Pa で同じ。)
検算: N で、机の重力と一致する。