力と運動（知識）の問題

なめらかな水平な氷の上で、スケート靴をはいて静止していた 2 人の人 P と Q が向かい合い、P だけが両手で Q を水平に押した。Q は押しかえそうとしなかったが、P と Q はどちらも互いに離れる向きに動き出した。氷と靴の間の摩擦と空気抵抗は無視する。

これは、P が Q を押す力を加えると同時に、Q も P に力を及ぼしているためである。2 つの物体が互いに力を及ぼし合うとき、一方が他方に及ぼす力と、他方が一方に及ぼす力は、同じ作用線上にあり、大きさが等しく、向きが逆である。この関係は 2 人の質量や運動のようすによらずつねに成り立つ。

この法則を何というか。

粗い水平な机の上で本を指ではじいたところ、本は机の上をすべり、しだいに速さを減らした。本が机の上をすべっている間、本には、すべる向きと逆向きに、机から摩擦力がはたらいている。空気抵抗は無視する。

本が机から受ける垂直抗力の大きさを $N$ とすると、本がすべっている間にはたらく摩擦力の大きさ $F^{\prime }$ は、本と机の面の材質や状態で決まる定数 ${\mu }^{\prime }$ を用いて
$$F^{\prime }={\mu }^{\prime }N$$
と表され、すべる速さや接触面の面積にはよらない。

この定数 ${\mu }^{\prime }$ を何というか。

エアホッケー台の水平な面の上で、パックを手で押して滑らせてから手をはなした。台の面は空気の噴き出しによってなめらかになっており、手をはなしたあとのパックには、水平方向の力ははたらかないものとする。また、パックにはたらく重力と台からの垂直抗力はつり合っている。空気抵抗は無視する。

手をはなしたあと、パックは「進む向きに押し続ける力」がはたらいていないにもかかわらず、一定の速さで一直線上を進み続けた。

このように、物体に力がはたらいていないとき、または物体にはたらく力の合力が $0$ のとき、静止している物体は静止し続け、運動している物体は等速直線運動を続ける。この法則を何というか。

天井に軽くて伸びない糸の上端を固定し、下端に小さな照明器具をつるしたところ、照明器具は糸が鉛直になった状態で静止した。空気の影響は無視する。

照明器具には、地球が引く重力のほかに、糸から受ける力がはたらいている。糸から受けるこの力は、照明器具と糸が接触している（つながっている）ときにだけはたらき、糸に沿って、照明器具を糸のほうへ引く向き（この場合は鉛直上向き）にはたらく。

このように、ぴんと張った糸が、糸につながれた物体を引く力を何というか。漢字で答えよ。

大気中に置かれたプールに水が入っており、水は静止している。水面には大きさ $p_0$ の大気圧がはたらいている。水の密度を $\rho$ とし、密度は深さによらず一様とする。重力加速度の大きさを $g$ とする。この水中に、小さな薄い板を、プールの底や壁に触れないように入れて、板の面が受ける水圧を調べる。

ただし、この問題では、水中のある位置で面が水から受ける圧力（水面にはたらく大気圧の分も含めた圧力）を「水圧」とよぶ。

水中の水圧について述べた文として誤っているものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　同じ深さでは、板の面を上に向けても、下に向けても、横に向けても、板の面が受ける水圧の大きさは同じである。
• イ　板を水面からの深さ $h$ の位置から深さ $2h$ の位置まで沈めると、板の面が受ける水圧の大きさは 2 倍になる。
• ウ　水面からの深さ $h$ の位置での水圧の大きさは、$p_0+\rho hg$ と表される。
• エ　水圧によって板が受ける力は、板の面に垂直な向きにはたらく。