力のはたらきの問題
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。
この問題で使うもの
- ばねののびと力(フックの法則)(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(2 技能)
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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。
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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
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。