物理分野の用語と知識の問題
水平な机の上に、鉄でできたクリップを置いた。棒磁石を手に持ち、机の面にそってクリップの横からゆっくり近づけたところ、棒磁石がクリップにふれる前に、クリップが机の上をすべって棒磁石のほうへ動き、棒磁石にくっついた。
この実験で、クリップを棒磁石のほうへ動かした力として最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。
- ア 摩擦力
- イ 弾性力
- ウ 重力
- エ 磁力
この問題で使うもの
- 力の種類とはたらき(説明と入口の問題)
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
力を「ふれ合ってはたらく力」と「離れていてもはたらく力」に分けて考えよう。
ヒント 2
クリップは棒磁石にふれる前に動き出した。離れていてもはたらく力は、重力・磁力・電気力である。
ヒント 3
ふれ合ってはたらく力の摩擦力(ア)と弾性力(イ)は除ける。残りの 2 つについて、力の向きが下向きか、棒磁石のほうへ向かう横向きかを考えよう。
答えと解説
答えを見る
エ
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解説を読む
力を「ふれ合ってはたらく力」と「離れていてもはたらく力」に分けて考える。
ステップ 1: 結果からわかることを読み取る
クリップは、棒磁石にふれる前に動き出している。したがって、クリップを動かした力は、離れていてもはたらく力である。
ステップ 2: 離れていてもはたらく力を挙げる
離れていてもはたらく力には、重力・磁力・電気力がある。一方、摩擦力・弾性力・垂直抗力は、物体どうしがふれ合っているときにはたらく力である。
ステップ 3: 力の向きから決める
重力は地球が物体を地球の中心に向かって(下向きに)引く力であり、クリップを横向きに棒磁石のほうへ動かす力ではない。鉄のクリップを棒磁石のほうへ引きつけたのは、磁石が鉄を引きつける力である磁力である。
よって、答えはエである。
- ア(摩擦力): 物体がふれ合っている面で、動きをさまたげる向きにはたらく力である。クリップと机の間にはたらくが、クリップの動きをさまたげる向きにはたらくので、クリップを棒磁石のほうへ動かす力ではない。
- イ(弾性力): 変形した物体(ばねなど)がもとにもどろうとして、ふれている物体に加える力である。この実験でクリップを引きつけた力ではない。
- ウ(重力): 離れていてもはたらく力だが、向きは下向きであり、クリップを横向きに棒磁石のほうへ動かす力ではない。
別解
磁石は、ふれていなくても鉄を引きつける力(磁力)をはたらかせる。クリップは棒磁石がふれる前に動いたので、離れていてもはたらく力による。ア 摩擦力: 動きをさまたげる向きにはたらく力で、クリップを動かす力ではないので誤り。イ 弾性力: 変形した物体がもとにもどろうとする力で、ここでは関係しないので誤り。ウ 重力: 地球が物体を引く力で、向きは下向きであり、水平方向に動かす力ではないので誤り。エ 磁力: 正しい。よって答えはエ。