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理科が苦手 の解答
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力 が苦手なあなたへ(3) 
考え方 と 解 答です。
↓
【考え方
(1)バネAに働く力を書いてみる。おもりから受ける力(左向き100g重)とバネBから受ける力(右向き)の2つの力が働いている。そしてこの2つの力がつり合っている。つまりバネBから受ける力は右向きに  E g重であることがわかる。このことからバネAが受けている力は F g重である。そこで、バネAののびは図1のグラフより  G pである。
(2)バネBに働く力を書いてみる。バネAから受ける力(左向き)とおもりから受ける力(右向き100g重)の2つの力が働いている。この2つの力がつり合っている。つまりバネAから受ける力は左向きに    H g重であることがわかる。このことからバネBが受けている力は  I  g重である。そこで、バネBののびは図1のグラフより  J  pである。ところが、問題はバネBののびではなく、バネBの長さである。ですからバネBの長さは、もとの長さ  K  pと、のびの長さ  L  pを足して合計  M  pになる。 ちなみに(図4)のバネAがバネBから受ける力(右向き)と(図5)のバネBがバネAから受ける力(左向き)とは、作用反作用の関係であり、大きさが  N   、方向が逆である。
(3)バネBの長さが30pと言う事は、バネBが自然長なので、おもりW1がバネBからは何の力も受けていないということである。 そこでバネAにかかる力を考えてみる。下向きにおもりW1から受ける力150g重)と上向きに力F(手から受ける力F)とがある。この2つの力がつりあっている。だから力Fの大きさは  O  g重である事がわかる。ア〜エの記号で選ぶのであるから、  P  である。
(4)バネBの長さが31cmなので、バネBののびは1cmである。図1のグラフより、バネBには  Q   g重の力がかかっている事がわかる。 そこでバネBにかかる力を考えてみる(図7)。下向きにおもりW2から受ける力と上向きにおもりW1から受ける力とがある。 実は下向きにはもう一つ、バネB自身が地球から受ける力もあるが、問題文に重さは無視できるとあるので考えなくてよい。ですからこの2つの力がつりあっている。だからそれぞれの力の大きさは R  g重である事がわかる。
次におもりW1にかかる力を考えてみる(図8)。下向きに地球から受ける力(150g重)バネBから受ける力と上向きにバネAから受ける力とがある。この下向きの2力の合計と上向きの力1つとがつりあっている。そして下向きのバネBから受ける力と(図7)のバネBがおもりW1から受ける力とは、作用・反作用の関係になるので、等しい。よって(図8)の下向きにW1がバネBから受ける力  S  g重になる。よって、上向きにバネAから受ける力は、下向きの2力の合計になるので、  (21)  g重+150 g重=  (22)  g重になる。
次にバネAにかかる力を考えてみる(図9)。下向きにおもりW1から受ける力と上向きに手から受ける力Fとがある。この2力がつりあっている。ところが、下向きのおもりW1から受ける力と(図8)の上向きのw1がバネAから受けるとは、作用・反作用の関係になるので、等しい。だから(図9)の下向きにバネAがW1から受ける力  (23)  g重になる。よって、上向きに手から受ける力Fは、 (24)  g重になる。つまりバネAは  (25)  g重の力を受けている。図1のグラフより  (26)  cm伸びる事がわかる。だから、バネAの長さは自然長の  (27)  cmを加えて、 (28)   cmになる。ア〜エの記号で選ぶのであるから、   (29)  である。
(5)まずおもりW2にかかる力を考えてみる(図10)。下向きに地球から受ける力(重力)(180g重)と上向きにバネBから受ける力水平な台から受ける力(抗力)がある。この下向きの1力と上向きの2力の合計とがつりあっている。そして上向きのバネBから受ける力と(図7)の下向きに働くバネBがおもりW2から受ける力(150g重)とは、作用・反作用の関係になるので等しい。よって(図10)の上向きにW2がバネBから受ける力  (30)  g重になる。よって、上向きに水平な台から受ける力(抗力)力は、下向きに地球から受ける力(180g重)と上向きにバネBから受ける力(100 g重)との力の差になるので、180 g重-  (31)  g重=  (32)  g重になる。
 次に水平な台がおもりW2の底面から受ける力を考えてみる。これは、W2が上向きに水平な台から受ける力(抗力)の反作用になるので、  (33)  g重である。そこで水平な台がおもりW2の底面から受ける圧力はW2の底面積が5.Ocm2であるので、圧力(g重/cm2)=力(g重)/面積(cm2)であるので、圧力(g重/cm2)=  (34)  g重/5.Ocm2=  (35)  g重/cm2となる。ア〜工の中から記号で選ぶのであるから、  (36)  となる。 ちなみにW2が台を押す力は、W2の重さ(180 g重)からバネBが引っ張り上げる力50g重(バネBののびが1cmなので)を引いてもよい。つまり180 g重- (37)  g重=  (38)   g重でもよい。 ↑
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【解答1】
@4cm A32cm Bイ Cウ Dイ
E100 F100 G4 H100 I100
J2 K30 L2 M32 N100g重(同じ)
O150 Pイ Q50 R50 S50

(21)50 (22)200 (23)200 (24)200 (25)200
(26)8 (27)30 (28)38 (29)ウ (30)50
(31)50 (32)130 (33)130 (34)130 (35)26.0
(36)イ (37)50   (38)130  

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最終更新日 : 14/12/30