問3 図のように，摩擦のない斜面上に，質量4 kg の力学台車を置いて手をはなし…
問1 ～問4 に答えよ。
問3 図のように，摩擦のない斜面上に，質量4 kg の力学台車を置いて手をはなしたところ， 斜面に沿って下向きに2 m/s2 の一定の加速度で運動した。力学台車にはたらくすべての力 の合力の大きさは何N か。下の1 ～5 のうちから一つ選べ。
力学台車 加速度 2 m/s2
- 1 6与えられた数値からは出てこない値です。
- 2 84kg×2m/s2＝8Nとなります。
- 3 12加速度を3m/s2とした場合の値です。
- 4 16加速度を4m/s2とした場合の値です。
- 5 20質量と加速度以外の数値を使った場合の値です。
解説
正解は2です。物体にはたらくすべての力の合力は、運動方程式から質量×加速度で求められます。質量4kg、加速度2m/s2なので、4×2で8Nとなります。斜面上の物体には重力と垂直抗力がはたらいていますが、それらを合わせた結果が、運動の向きに8Nの力としてはたらいている、と考えます。合力の向きは加速度の向きと同じで、斜面に沿って下向きになります。
出典：文部科学省ホームページ（https://www.mext.go.jp/a_menu/koutou/shiken/kakomon/1411255_00003.htm）を加工して作成