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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

天井に上端を固定したばねがあります。このばねの下端を鉛直下向きに の力で引くと、ばねは自然の長さから のびて静止しました。このばねの下端を鉛直下向きに の力で引いて静止させたとき、ばねののびは何 cm ですか。ただし、ばねののびはばねを引く力の大きさに比例し、ばねの質量は考えないものとします。

引く力

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. ばねののびと力(フックの法則)

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

フックの法則(ばねののびは、ばねを引く力の大きさに比例する)を使います。

ヒント 2

まず、 の力でばねが何 cm のびるかを求めましょう。

ヒント 3

あたりののびは です。これを 倍しましょう。

答えと解説

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解説を読む

ばねののびは、ばねを引く力の大きさに比例します(フックの法則)。

1 N あたりののびを求める

の力で のびるので、 あたりののびは

で引いたときののびを求める

のびは力の大きさに比例するので、 で引いたときののびは

(比例式で として 、 と求めることもできます。)

よって、ばねののびは です。

別解

ばねののびは力の大きさに比例する。1.5 N で 6 cm のびるので、1 N あたりののびは cm。2.5 N のときののびは cm。確かめ: 倍の力なので、のびも 倍で cm となり一致する。

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