力と運動（知識）

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。

体積の等しいアルミニウムの立方体と鉄の立方体がある。鉄の立方体のほうが質量が大きい。それぞれを軽い糸でつるし、静止した水の中に、容器の底や壁に触れないように全体を沈めて静止させた。水の密度は一様で、重力加速度の大きさは一定とする。

水中の立方体にはたらく浮力について述べた文として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　浮力は、立方体の上面と下面にはたらく水圧の差によって生じ、鉛直下向きにはたらく。
• イ　体積が等しくても、質量の大きい鉄の立方体にはたらく浮力のほうが、アルミニウムの立方体にはたらく浮力より大きい。
• ウ　浮力の大きさは、立方体が押しのけた水の重さに等しい。
• エ　全体が水中にある立方体を、底に触れないようにさらに深く沈めると、浮力は大きくなる。

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。

なめらかな水平面上を、台車が東向きに進んでいる。この台車に水平な糸をつけ、糸を西向きに一定の大きさ $F$ の力で引いた。台車にはたらく水平方向の力はこの糸の力だけであり、摩擦と空気抵抗は無視する。糸は軽くて伸びないものとする。また、台車にはたらく重力と面からの垂直抗力はつり合っている。

次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして正しいものを、下のア〜エのうちから 1 つ選べ。

> 台車が東向きに進んでいる間、台車の加速度の向きは（ a ）である。また、糸を引く力の大きさ $F$ を変えずに、台車に荷物をのせて全体の質量を 2 倍にすると、加速度の大きさは（ b ）になる。

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。

なめらかな水平な床の上に、軽いばねを水平に置き、ばねの左端を壁に固定した。ばねの右端に小物体を押し当て、ばねを自然の長さから左向きに $x$ だけ縮めた位置で、小物体を手で支えて静止させた。このとき、ばねは小物体を右向き（ばねが自然の長さにもどろうとする向き）に押している。

ばねが小物体に及ぼすこの力の大きさ $F$ は、ばねの全長ではなく、自然の長さからの縮み $x$ に比例し、ばねによって決まる正の定数 $k$ を用いて
$$F=kx$$
と表される。この関係は、ばねを伸ばした場合も、自然の長さからの伸びを $x$ として同じように成り立つ。

この比例定数 $k$ 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。

エレベーターが、鉛直上向きに一定の大きさ $a$ の加速度で上昇している。エレベーターの水平な床の上には質量 $m$ の箱が置かれていて、箱は床に対して静止している。箱にはたらく実際の力は、重力と床からの垂直抗力だけとする。

この箱にはたらく力と慣性力について述べた文として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　エレベーターの中の観測者から見ると、箱には鉛直上向きに大きさ $ma$ の慣性力がはたらくように見える。
• イ　エレベーターの中の観測者から見て箱にはたらく慣性力は、床が箱に及ぼす力であり、その反作用は箱が床を押す力である。
• ウ　地面に対して静止している観測者から見ても、箱には大きさ $ma$ の慣性力がはたらいていると考える。
• エ　エレベーターの中の観測者から見ると、箱には鉛直下向きに大きさ $ma$ の慣性力がはたらくように見え、重力・垂直抗力・慣性力の 3 力がつり合っている。

鉛直なちょうつがい（回転軸）のまわりに回転できる、閉じた状態のドアがある。ドアは平らな板で、ドアの面は鉛直である。このドアに水平な力を 1 つ加える。力の作用点は、ドアの面上で、回転軸と同じ高さにある点とする。

回転軸のまわりの力のモーメントについて述べた文として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　力のモーメントの大きさは、どの向きに押す場合も、力の大きさと、回転軸から力の作用点までの距離の積で決まる。
• イ　同じ大きさの力でドアの面に垂直に押すとき、回転軸に近い点を押すほど、力のモーメントの大きさは大きくなる。
• ウ　作用線が回転軸を通る向きに押す力は、どれほど大きくても、回転軸のまわりの力のモーメントは $0$ である。
• エ　力のモーメントの大きさは、力の大きさだけで決まり、力を加える位置や向きにはよらない。

大きさのある物体（剛体）では、物体の各部分に重力がはたらいている。これらの重力をすべて合わせると、1 つの合力（大きさは物体全体の重力の大きさ $mg$、向きは鉛直下向き）とみなすことができる。この合力の作用点に糸をつけて物体をつるすと、物体はどの向きにしても回転せずにそのまま静止する。

また、一様な太さの針金を曲げてつくった円形の輪では、この作用点は輪の円の中心にあり、針金そのものの上にはない。このように、この作用点は物体の外にあることもある。

物体の各部分にはたらく重力の合力の作用点を何というか。漢字で答えよ。

大きさと形が同じで、質量だけが異なる 2 つの小球 A、B がある。A の質量は $2m$、B の質量は $m$ である。A と B を、十分に高い位置から空気中で静かにはなし、それぞれ鉛直下向きに落下させた。どちらの小球も、落下中は運動の向きと逆向きに、速さ $v$ に比例する大きさ $kv$ の空気抵抗を受ける。比例定数 $k$ は正の定数で、A と B で同じ値とする。重力加速度の大きさを $g$ とし、空気による浮力と風は無視する。

A、B の運動について述べた次の文ア〜オのうち、正しいものをすべて選べ。

• ア　はなした直後の加速度の大きさは、A も B も $g$ である。
• イ　落下するにつれて速さが増すので、加速度の大きさもしだいに大きくなっていく。
• ウ　十分に時間がたつと、小球にはたらく重力と空気抵抗がつり合い、小球は一定の速さで落下するようになる。
• エ　十分に時間がたったあとの一定の速さ（終端速度）は、A のほうが B より大きく、B の 2 倍である。
• オ　終端速度で落下している間、小球にはたらく合力は鉛直下向きで、その大きさは重力の大きさに等しい。

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。

水平な線路の上を、進行方向に一定の加速度で速さを増しながら走っている電車がある。電車の天井から軽い糸で質量 $m$ のおもりをつるしたところ、電車内の観測者には、糸が鉛直から傾いた状態でおもりが静止して見えた。電車の加速度の大きさを $a$ とする。

次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下のア〜エのうちから 1 つ選べ。

> 電車内の観測者から見ると、おもりには重力と糸の張力のほかに、大きさ $ma$ で電車の［ a ］の慣性力がはたらき、これらの力がつり合っているように見える。慣性力は、観測者自身が加速度運動をしているために考える見かけの力であり、この力をおもりにおよぼしている物体は［ b ］。

上空で静かに落下し始めた雨粒が、鉛直下向きに落下していく。雨粒には、重力と、速さに比例する大きさの空気抵抗（運動の向きと逆向き）がはたらくものとし、風はないものとする。また、雨粒の質量は変わらないものとする。

落下し始めてからの雨粒の運動について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　加速度の大きさは重力加速度の大きさのまま変わらず、速さは限りなく大きくなっていく。
• イ　加速度の大きさはしだいに大きくなり、速さの増え方がしだいに急になっていく。
• ウ　加速度の大きさはしだいに小さくなり、やがて雨粒は一定の速さで落下するようになる。
• エ　速さはいったん最大になったあと、しだいに小さくなり、やがて雨粒は空中で止まる。
• オ　一定の速さで落下するようになったとき、雨粒には空気抵抗だけがはたらいている。

粗い水平な床の上に置いた物体に軽い糸をつけ、糸を水平に引く。物体には、糸が引く力のほかに水平方向の力ははたらかないものとする。引く力を $0$ から少しずつ大きくしていくと、はじめ物体は静止したままであったが、引く力がある大きさをこえると物体は動き出した。

物体が静止している間、物体が床から受ける静止摩擦力の大きさは、（ a ）。また、物体が動き出す直前の静止摩擦力（最大摩擦力）の大きさは、（ b ）に比例する。

文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、次の表のア〜エのうちから 1 つ選べ。

鉛直に上昇しているエレベーターが、一定の割合で速さを減らしながら上昇を続けている。このときのエレベーターの加速度の大きさを $a$、重力加速度の大きさを $g$ とし、$0<a<g$ とする。エレベーターの中の人が、手に持っていた小球を静かにはなした。空気抵抗は無視する。

この小球の運動について述べた次の文のうち、正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　慣性力は、エレベーターの床や壁が小球に及ぼす力であり、その反作用は小球が床や壁に及ぼす力である。
• イ　地面に静止している人から見ても、はなした後の小球には、重力のほかに慣性力がはたらいている。
• ウ　エレベーターの中の人から見ると、はなした後の小球には、重力のほかに鉛直上向きの慣性力がはたらいている。
• エ　エレベーターの中の人から見ると、はなした後の小球は、大きさ $g$ の加速度で床に向かって落ちていく。

粗い平らな板を水平な机の上に置き、板の一端を持ち上げて斜面をつくった。この斜面の上に小さな物体を置いたところ、物体は斜面上で静止した。物体にはたらく力は、重力、斜面からの垂直抗力、斜面からの摩擦力だけとし、物体と斜面の間の静止摩擦係数・動摩擦係数はそれぞれ一定とする。

この物体にはたらく摩擦力について述べた次の文のうち、正しいものを、次のア〜オからすべて選べ。

• ア　物体が斜面上で静止しているとき、物体にはたらく静止摩擦力の向きは、斜面に沿って上向きである。
• イ　物体が斜面上で静止している間は、静止摩擦力の大きさは、つねに最大摩擦力の大きさに等しい。
• ウ　斜面の傾きを少しずつ大きくしていくと、物体がすべり出す直前には、静止摩擦力の大きさは最大摩擦力の大きさに等しくなっている。
• エ　物体が斜面をすべり下りているとき、物体にはたらく動摩擦力の大きさは、物体の速さが大きいほど大きい。
• オ　最大摩擦力の大きさは、静止摩擦係数と、物体が斜面から受ける垂直抗力の大きさとの積で表される。

圧力・大気圧・浮力について述べた次の文のうち、正しいものを、次のア〜オからすべて選べ。ただし、液体や気体は静止しているものとし、重力加速度の大きさは一定とする。

• ア　圧力は、面を垂直に押す力の大きさを、その力を受ける面の面積で割った量であり、圧力の単位 $\mathrm{Pa}$ は $N/{\mathrm{m}}^2$ に等しい。
• イ　大気圧は、地表から高いところへ行くほど大きくなる。
• ウ　静止している液体の中の同じ深さの点では、水圧（液体の圧力）はどの向きにも同じ大きさではたらく。
• エ　同じ液体の中に全体が沈んでいる物体どうしでは、体積が同じであれば、質量が大きい物体ほど大きな浮力を受ける。
• オ　空気中にある物体にも、物体が押しのけた空気の重さに等しい大きさの浮力が鉛直上向きにはたらく。

水平でまっすぐな線路の上を東向きに走っている電車が、ブレーキをかけ、一定の大きさの加速度で速さを減らしている。電車の床は水平でなめらかであり、床の上に小物体を置いて、電車に対して静止させてから静かに手をはなした。空気抵抗は無視し、小物体が電車の壁などにぶつかるまでの間を考える。また、電車はこの間に止まらないものとする。

手をはなした後の小物体の運動について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　電車内の観測者から見ると、小物体は床の上で電車に対して静止したままである。
• イ　電車内の観測者から見ると、小物体は西向きに動き始める。これは、小物体に西向きの慣性力がはたらくと考えると説明できる。
• ウ　電車内の観測者から見ると、小物体は東向きに動き始める。これは、小物体に東向きの慣性力がはたらくと考えると説明できる。
• エ　地上の観測者から見ると、小物体は東向きの力を受けて、しだいに速さを増しながら東向きに運動する。
• オ　地上の観測者から見ると、小物体は電車と同じ加速度で速さを減らしながら、東向きに運動する。

水平で粗い床の上に置かれた箱を、人が水平方向に押し続けたところ、箱は床の上をすべりながら、押す向きに一定の加速度で速さを増していった。箱と床の間には動摩擦力がはたらき、人は床の上で静止しているものとする（人の足は床に対してすべらない）。空気抵抗は無視する。

このときの力と運動について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　箱が加速しているので、人が箱を押す力の大きさは、箱が人を押す力の大きさより大きい。
• イ　人が箱を押す力と箱が人を押す力は、つり合いの関係にある 2 力である。
• ウ　箱にはたらく重力と、床が箱におよぼす垂直抗力は、作用・反作用の関係にある 2 力である。
• エ　箱にはたらくすべての力の合力の向きは、箱の加速度の向きと同じである。
• オ　人が押すのをやめると、箱は慣性の法則にしたがって、その瞬間の速さのまま等速直線運動を続ける。

水平で粗い床の上に置かれた物体に、水平方向の力を加えて引く場合を考える。物体と床の間の摩擦力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　物体が静止している間は、静止摩擦力の大きさは引く力の大きさと等しく、引く力を大きくするとそれに応じて大きくなる。
• イ　最大摩擦力（最大静止摩擦力）の大きさは、静止摩擦係数と、物体が床から受ける垂直抗力の大きさの積で表される。
• ウ　物体が床の上をすべっているとき、動摩擦力の大きさは、物体のすべる速さが大きいほど大きくなる。
• エ　同じ物体と同じ床の組み合わせでは、ふつう動摩擦係数は静止摩擦係数より小さい。

水平な床の上に物体を置き、物体の上面に軽いばねの下端を取りつける。ばねの上端を手で持ち、ばねが鉛直になるようにして、ゆっくりと上に引き上げていく。物体は床から離れることなく、静止したままであった。ばねはフックの法則にしたがうものとする。

このときの物体にはたらく力について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　物体にはたらく重力の大きさは、ばねの伸びが大きくなるにつれて小さくなる。
• イ　ばねが物体を引く力の大きさは、ばねの長さ（全長）に比例する。
• ウ　物体が床を押す力と、物体が床から受ける垂直抗力は、つり合いの関係にある。
• エ　物体が床から受ける垂直抗力の大きさは、ばねの伸びが大きくなるにつれて小さくなる。
• オ　物体にはたらく重力と、物体が床から受ける垂直抗力は、作用・反作用の関係にある。

物体の運動と力について述べた次の文のうち、正しいものを、次のア〜オからすべて選べ。

• ア　一定の速さで一直線上を運動している物体には、力がはたらいていないか、はたらいている力の合力が $0$ になっている。
• イ　作用と反作用の 2 力は、同じ物体にはたらき、大きさが等しく向きが反対なので、互いに打ち消し合う。
• ウ　質量の大きいトラックと質量の小さい乗用車が正面から衝突するとき、乗用車がトラックから受ける力の大きさは、トラックが乗用車から受ける力の大きさと等しい。
• エ　物体の加速度の向きは、物体にはたらく力の合力の向きと同じである。
• オ　運動している物体には、必ずその運動の向きに力がはたらいている。

水平でまっすぐな線路上を、電車が一定の加速度で前向きに加速している。電車の天井からつるしたおもりは、糸が鉛直から後ろ向きに傾いた状態で、電車に対して静止して見える。

地面に対して静止している人から見ると、おもりは糸の張力と重力の合力によって、電車と同じ加速度で運動している。一方、電車の中の人から見ると、おもりは静止しているので、この人は、おもりに糸の張力と重力のほかに、大きさが「おもりの質量 × 電車の加速度の大きさ」で、電車の加速度と逆向き（後ろ向き）の見かけの力がはたらき、これらの力がつり合っていると考える。

このように、加速度 $\vec{a}$ で運動している観測者から物体の運動を考えるとき、質量 $m$ の物体にはたらくと考える見かけの力 $-m\vec{a}$ を、一般に何というか。この電車のように直線上を加速している観測者の場合について、漢字で答えよ。

水平な机の上に本を置いたところ、本は机の上で静止したままであった。本にはたらく力は、地球が本を引く力（本にはたらく重力）と、本が机と接していることで受ける力の 2 つだけであるとする。

次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下の表のア〜エのうちから 1 つ選べ。

「本にはたらく重力とつり合っている力は（　a　）である。また、作用反作用の法則によって、本にはたらく重力と対になる反作用の力は（　b　）である。」

スパナでナットを回すときのように、大きさのある物体（剛体）に力を加えて回転させる場合を考える。剛体にはたらく力と、ある点のまわりの力のモーメントについて述べた文として正しいものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。ただし、力はすべて同じ 1 つの平面内にあるものとする。

• ア　ある点のまわりの力のモーメントの大きさは、力の向きによらず、力の大きさと、その点から力の作用点までの距離との積で表される。
• イ　剛体にはたらく力を、その作用線上で別の作用点に移しても、任意の点のまわりの力のモーメントは変わらない。
• ウ　作用線が回転の中心を通る力であっても、力が十分に大きければ、剛体をその点のまわりに回転させるはたらきをもつ。
• エ　剛体にはたらく力の合力が $0$ であれば、どの点のまわりでも力のモーメントの和は必ず $0$ になる。
• オ　偶力は、2 つの力の合力が $0$ であるので、剛体を回転させるはたらきをもたない。

地表付近で物体にはたらく力について述べた次の文のうち、誤っているものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。ただし、地表付近では重力加速度の大きさは一定とし、ばねは軽く、フックの法則にしたがうものとする。また、糸は軽くて伸びないものとする。

• ア　ばねが物体に及ぼす弾性力の大きさは、ばねの自然の長さからの伸び、または縮みに比例する。
• イ　傾いたなめらかでない斜面の上に物体が静止しているとき、物体が斜面から受ける垂直抗力の大きさは、物体にはたらく重力の大きさに等しい。
• ウ　物体にはたらく重力の大きさは物体の質量に比例し、物体が静止しているときも運動しているときも変わらない。
• エ　両端を引かれてまっすぐに張った 1 本の軽い糸では、糸の張力の大きさは糸のどの部分でも等しい。

空気中を運動する小球を考える。小球は運動の向きと逆向きに、速さに比例する大きさの空気抵抗を受ける（比例定数は正の定数で、運動の間変わらない）ものとする。重力加速度の大きさは一定とし、空気による浮力と風は無視する。この小球を空気中で静かにはなすと、速さはしだいに大きくなり、やがて一定の速さに近づく。この一定の速さを、この小球の終端速度の大きさとよぶ。

いま、この小球を十分に高い位置から、終端速度の大きさより大きい速さで鉛直下向きに投げ下ろした。投げ下ろした直後、小球にはたらく空気抵抗の大きさは、重力の大きさより　a　。その後、地面に達するまでの十分長い時間の間、小球の速さは　b　。

文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

なめらかな水平面上に、質量 $m_{\mathrm{A}}$ の物体 A と質量 $m_{\mathrm{B}}$ の物体 B を、A の前面と B の後面が接するように一直線上に並べて置く。人が A の後面を、手で水平に（A と B が並ぶ向きに）一定の大きさの力で押し続けたところ、A と B は離れることなく一体となって、一定の加速度で速さを増していった。物体と水平面の間に摩擦はなく、空気抵抗は無視できるものとする。

この運動について述べた文として正しいものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　A と B は加速しているので、A が B を押す力の大きさは、B が A を押す力の大きさより大きい。
• イ　A が B を押す力と B が A を押す力は、同じ作用線上にあって大きさが等しく逆向きなので、つり合っている。
• ウ　B が受ける水平方向の力は A が B を押す力だけであり、その大きさは $m_{\mathrm{B}}$ と B の加速度の大きさの積に等しい。
• エ　手が A を押す力の大きさは、A が B を押す力の大きさに等しい。
• オ　途中で手を A から離すと、A と B には水平方向の力がはたらかなくなるので、A と B はただちに静止する。

大きさをもつ物体（剛体）が、いくつかの力を受けて静止している場合を考える。次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして正しいものを、下の表のア〜エのうちから 1 つ選べ。

剛体が静止を続ける（つり合う）ための条件は、剛体にはたらく力の [ a ] が $0$ であり、かつ、ある 1 点のまわりの力のモーメントの和が $0$ であることである。この 2 つの条件が成り立つとき、力のモーメントの和は、[ b ]。

• ア
• イ
• ウ
• エ

エレベーターの水平な床の上に、質量 $m$ の箱が置かれている。箱が床から受ける力のうち、床の面に垂直な向きの成分について、次のことがわかっている。

• この力は、箱と床が接触しているときにだけはたらき、接触面に垂直な向きに、箱を床から押し出す向きにはたらく。
• この力の大きさは、箱にはたらく重力の大きさ $mg$ と等しいとは限らない。エレベーターが鉛直上向きに加速しているときは $mg$ より大きく、鉛直下向きに加速しているときは $mg$ より小さくなる。
• エレベーターのつり綱が切れて自由落下すると、この力の大きさは $0$ になる。また、物体が面から離れる瞬間にも、この力の大きさは $0$ になる。
• 箱にはたらく重力とこの力は、どちらも箱にはたらく力なので、作用・反作用の関係にある 2 力ではない。

この力を何というか。漢字 4 文字で答えよ。

空気中で静かにはなした小球が、鉛直下向きに落下する運動を考える。小球は落下中、運動の向きと逆向きに、速さに比例する大きさの空気抵抗を受けるものとする（比例定数は正の定数）。重力加速度の大きさは一定とし、空気による浮力は無視する。

次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下のア〜カのうちから 1 つ選べ。

> 小球をはなした直後から、小球の速さは増していくが、小球の加速度の大きさは時間とともに［ a ］。十分に時間がたつと、小球は一定の速さで落下するようになる。この一定の速さを終端速度という。空気抵抗の比例定数は同じで、質量だけが 2 倍の小球を同じように落下させると、終端速度の大きさはもとの小球の［ b ］になる。

大気中に置かれた容器に水が入っており、水は静止している。水の密度は一様で、深さによって変わらないものとする。この水の中に、容器の底や壁に触れないように物体を沈める場合を考える。重力加速度の大きさは一定とする。

水圧と浮力について述べた文として正しいものを、次のア〜オのうちからすべて選べ。

• ア　水中のある点で、その点に置いた小さな面が受ける水圧の大きさは、面の向きによらず同じである。
• イ　物体が水中に完全に沈んでいるとき、物体をより深い位置に移動させると、物体にはたらく浮力は大きくなる。
• ウ　浮力の大きさは、物体が押しのけた水の体積に、水の密度と重力加速度の大きさを掛けたものに等しい。
• エ　浮力は、物体の下面が受ける水圧による力と上面が受ける水圧による力の差から生じ、その向きは鉛直上向きである。
• オ　体積が等しく質量が異なる 2 つの物体を水中に完全に沈めると、質量の大きい物体のほうが大きな浮力を受ける。

大きさをもつ物体（剛体）にはたらく力と、そのつり合いについて述べた文として正しいものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　偶力は合力が $0$ であるが、偶力のモーメントの大きさは、どの点のまわりで考えるかによって異なる。
• イ　剛体にはたらく力の作用点を、その力の作用線上で移動させても、剛体の運動に対する力のはたらき（並進運動と回転運動への効果）は変わらない。
• ウ　剛体にはたらく力の合力が $0$ であれば、剛体は回転を始めることはなく、必ずつり合いの状態にある。
• エ　剛体の重心は、必ず物体を構成する物質がある場所（物体の内部）にある。
• オ　力のモーメントの大きさは、力の大きさと、回転軸から力の作用点までの距離との積で常に表される。

なめらかな水平な床の上に板 B を置き、B の上面（水平で粗い面）に物体 A をのせる。B に糸をつけ、糸を水平右向きに一定の大きさの力で引いたところ、A は B に対してすべらず、A と B は一体となって右向きに一定の加速度で速さを増していった。A と B の間の静止摩擦係数と動摩擦係数は一定であり、B と床の間には摩擦はないものとする。空気抵抗は無視し、糸は軽くて伸びないものとする。

A と B の間ではたらく摩擦力について述べた文として正しいものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　A が B から受ける摩擦力は、A の B に対する運動を妨げる力なので、B を引く向きと逆向き（左向き）にはたらく。
• イ　A が B から受ける摩擦力は右向きにはたらき、その大きさは A の質量と A の加速度の大きさの積に等しい。
• ウ　A が B から受ける摩擦力の大きさは、A と B の間の静止摩擦係数と、A が B から受ける垂直抗力の大きさの積に等しい。
• エ　A が B から受ける摩擦力と B が A から受ける摩擦力は、大きさが等しく逆向きであり、この 2 力はつり合いの関係にある。
• オ　引く力を大きくして A が B の上をすべり出した後は、A が B から受ける摩擦力の大きさは、A と B の接触面の面積が大きいほど大きい。