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力のはたらきの問題

難易度 2教科書の章末問題レベル中学理科 力のはたらき

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。

机(12 kg)
正面から見た図(奥の 2 本のあしは手前のあしに重なって見えない)

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(4 技能)
算数中学高校大学大学院

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右端(太枠)がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。

一覧で見る(前提が先)
  1. 重力と力の大きさ
  2. 2 力のつり合いと作用・反作用
  3. 大気圧による力
  4. 圧力の比べ方と等しい条件

ヒント

行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。

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。

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