摩擦や空気の抵抗が無視できるなめらかで水平な床の上に、台車が静止しています。この…
摩擦や空気の抵抗が無視できるなめらかで水平な床の上に、台車が静止しています。この台車を、進ませたい向きに一定の大きさの力で押し続けました。押している間の台車の運動として正しいものはどれか。
- ⑴ 押している間はずっと同じ速さで、等速直線運動を続ける等速直線運動になるのは力がつり合っている場合で、押し続けている状況にはあてはまりません。
- ⑵ 押し始めのうちだけ速さが増え、その後は一定の速さで進み続ける力を加え続けている間は加速度が生じ続けるので、速さが一定になることはありません。
- ⑶ 速さが増える割合がだんだん大きくなり、加速度も大きくなっていく加速度が大きくなるのは加える力を強めていく場合で、一定の力ではそうなりません。
- ⑷ 速さが一定の割合で増えていき、加速度の大きさは変わらない一定の力を加え続けると一定の加速度が生じ、速さが一定の割合で増えていきます。
解説
正解は⑷です。物体に加える力が一定であれば、生じる加速度も一定になります。加速度が一定の運動は速さが一定の割合で増えていく等加速度運動で、身近な例が落下運動です。落下運動は重力という一定の大きさの力がはたらき続ける結果、鉛直方向に等加速度運動になります。今回の台車も同じで、押し続けている間は加速度の大きさが変わらないまま、速さだけが増えていきます。
AIが生成したオリジナル問題です。実際の試験問題ではありません。