⑵ 図2 のように,鉛直上向きに大きさ10 N の力を新たに加えながら,⑴と同様…
問1 ~問3 に答えよ。 問3 図1 のように,摩擦のある水平な床に置かれた重さ98 N の小物体に,床と平行な力F を 加えた。⑴,⑵に答えよ。ただし,重力加速度の大きさを9.8 m/s2 とし,空気抵抗は無視 できるものとする。 F 図1
⑵ 図2 のように,鉛直上向きに大きさ10 N の力を新たに加えながら,⑴と同様の操作を 行った。小物体にはたらく垂直抗力と床と平行な力F について説明した文中の ア , イ に入る語句の組合せとして正しいものはどれか。下の1 ~4 のうちから一つ選べ。
10 N 図2 小物体に鉛直上向きに10 N の力を加えることで垂直抗力の大きさは ア なり,小物 体が動きはじめるときの力F の大きさは49 N より イ なる。
- 1 ア:大きく イ:大きく上向きの力を加えると床が支えるぶんが減るので、垂直抗力は小さくなります。
- 2 ア:大きく イ:小さく垂直抗力の変化が逆になっています。
- 3 ア:小さく イ:大きく垂直抗力が小さくなれば最大摩擦力も小さくなるので、Fは小さくなります。
- 4 ア:小さく イ:小さく上向きの力で垂直抗力が減り、それに比例する最大摩擦力も小さくなります。
この問題は問題の図(写真・図・表など)を見て答えます。図はこちらに転載していないため、下の出典のページから公式のPDFをご覧ください。解説だけでも読み取り方が分かるように書いています。
解説
正解は4です。小物体には下向きの重力と上向きの垂直抗力がはたらいています。鉛直上向きに10 Nの力を加えると、床が支えるぶんが減るので垂直抗力は小さくなります。また、動き始めるときの摩擦力は垂直抗力に比例するので、垂直抗力が小さくなれば最大摩擦力も小さくなります。したがって動き始めるのに必要な力Fも、49 Nより小さくなります。
出典:文部科学省ホームページ(https://www.mext.go.jp/a_menu/koutou/shiken/kakomon/1411255_00010.htm)を加工して作成