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力のはたらきの問題

難易度 1教科書の例題レベル中学理科 力のはたらき

質量 のおもりを、天井に固定した糸でつるしたところ、おもりは静止しました。このとき、糸がおもりを引く力の大きさは何 N ですか。ただし、質量 の物体にはたらく重力の大きさを とし、糸の質量は考えないものとします。

糸

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(2 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

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

2 力のつり合いを使います。静止している物体にはたらく 2 つの力は、同じ大きさ・反対向き・同一直線上です。

ヒント 2

おもりにはたらく力は「重力(下向き)」と「糸がおもりを引く力(上向き)」の 2 つです。まず重力の大きさを求めましょう。

ヒント 3

おもりにはたらく重力の大きさは で求められます。この重力とつり合う力が、糸がおもりを引く力です。

答えと解説

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解説を読む

おもりにはたらく力を調べる

おもりにはたらいている力は、次の 2 つです。
- 地球がおもりを引く重力(下向き)
- 糸がおもりを引く力(上向き)

重力の大きさを求める

質量 の物体にはたらく重力が なので、質量 のおもりにはたらく重力の大きさは

2 力のつり合いを使う

おもりは静止しているので、おもりにはたらく 2 つの力はつり合っています。つり合っている 2 力は、同じ大きさで、向きが反対で、同一直線上にあります。

よって、糸がおもりを引く力は、重力と同じ大きさの (上向き)です。

(なお、「糸がおもりを引く力」と「おもりが糸を引く力」は作用・反作用の関係にある 2 力で、はたらく物体がちがいます。ここでつり合いを考えたのは、どちらもおもりにはたらく「重力」と「糸がおもりを引く力」です。)

別解

おもりにはたらく重力の大きさは N。おもりは静止しているので、力はつり合っており、糸がおもりを引く力は重力と大きさが等しく、向きが反対(上向き)。よって N。確かめ: 上向きの力 2.5 N と下向きの重力 2.5 N がつり合っている。

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