力と運動（知識）の問題
水平な机の上に本を置いたところ、本は机の上で静止したままであった。本にはたらく力は、地球が本を引く力（本にはたらく重力）と、本が机と接していることで受ける力の 2 つだけであるとする。
次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下の表のア〜エのうちから 1 つ選べ。
「本にはたらく重力とつり合っている力は（ a ）である。また、作用反作用の法則によって、本にはたらく重力と対になる反作用の力は（ b ）である。」
| a | b | |
|---|---|---|
| ア | 本が机を押す力 | 机が本を押す力 |
| イ | 机が本を押す力 | 本が机を押す力 |
| ウ | 本が机を押す力 | 本が地球を引く力 |
| エ | 机が本を押す力 | 本が地球を引く力 |
この問題で使うもの
- 作用反作用の法則とつり合う 2 力の区別（説明と入口の問題）
- 慣性の法則と力のつり合い（説明と入口の問題）
- 重力・垂直抗力・張力の性質（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（6 技能）
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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
つり合う 2 力と作用反作用の 2 力の違いを、「その力がどの物体にはたらいているか」に注目して考えよう。
ヒント 2
つり合う 2 力は同じ物体にはたらく 2 力であり、作用反作用の 2 力は互いに相手の物体にはたらく 2 力である。重力は「地球が本を引く力」であることに注意しよう。
ヒント 3
a に入るのは本にはたらく力でなければならないので、a が「本が机を押す力」になっているア・ウは除ける。残りは b に入る力が何と何の間の作用反作用かで判断しよう。
答えと解説
答えを見る
エ
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解説を読む
空欄 a について
つり合う 2 力は、同じ 1 つの物体にはたらく、大きさが等しく向きが反対の 2 力である。本は静止しているので、本にはたらく力の合力は であり、本にはたらく重力（鉛直下向き）とつり合っているのは、同じく本にはたらく力である「机が本を押す力」（垂直抗力、鉛直上向き）である。
「本が机を押す力」は机にはたらく力なので、本にはたらく重力とつり合う力にはならない。したがって a は「机が本を押す力」である。
空欄 b について
作用反作用の 2 力は、2 つの物体が互いに及ぼし合う力で、それぞれ相手の物体にはたらく。本にはたらく重力は「地球が本を引く力」なので、その反作用は「本が地球を引く力」である。
「机が本を押す力」と「本が机を押す力」は、本と机の間の作用反作用の対であり、重力の反作用ではない。したがって b は「本が地球を引く力」である。
各選択肢の検討
- ア：a・b ともに誤り。a の「本が机を押す力」は机にはたらく力なので、本にはたらく重力とつり合う力ではない。b の「机が本を押す力」は本にはたらく力で、重力とつり合う力であって重力の反作用ではない。
- イ：a は正しいが、b が誤り。「本が机を押す力」は「机が本を押す力」の反作用であり、重力の反作用ではない。
- ウ：b は正しいが、a が誤り。「本が机を押す力」は机にはたらく力なので、本にはたらく重力とつり合う力ではない。
- エ：a・b ともに正しい。
よって答えは エ である。
別解
本は静止しているので、本にはたらく力はつり合っている。本にはたらく力は重力（地球が本を引く力）と、机が本を押す力（垂直抗力）の 2 つなので、a には「机が本を押す力」が入る（同じ本にはたらく 2 力のつり合い）。
作用反作用の法則では、反作用は「別の物体」にはたらく。地球が本を引く力の反作用は、本が地球を引く力である。よって b には「本が地球を引く力」が入る。
ア: a が「本が机を押す力」で、本にはたらく力ではないので誤り。
イ: a は正しいが、b の「本が机を押す力」は机が本を押す力の反作用であり、重力の反作用ではないので誤り。
ウ: a が誤り。
エ: a, b ともに正しい。
正解はエ。