問2 図のように，10 N の力で引くと0．1 m 伸びるばねA，B を直列につ…
問1 ～問3 に答えよ。
問2 図のように，10 N の力で引くと0．1 m 伸びるばねA，B を直列につなぎ，ばねA の端を 天井に固定し，ばねB の端に重さ10 N のおもりをつり下げて静止させた。それぞれのばね の伸び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。ただし，ばね の質量は無視できるものとする。
ばねA 天井 ばねB おもり
- 1 A の伸び〔m〕：0．1 B の伸び〔m〕：0下側のばねBには力がかからないと考えた場合の値です。おもりを直接つるしているBにも10Nがはたらきます。
- 2 A の伸び〔m〕：0 B の伸び〔m〕：0．1上側のばねAには力が伝わらないと考えた場合の値です。ばねBを通してAにも同じ10Nが伝わります。
- 3 A の伸び〔m〕：0．1 B の伸び〔m〕：0．1A、Bのどちらにも10Nがはたらくので、それぞれ0.1mずつ伸びます。
- 4 A の伸び〔m〕：0．05 B の伸び〔m〕：0．0510Nを2つのばねで分け合うと考えた場合の値です。直列のときは力が分かれるのではなく、同じ力が両方にはたらきます。
解説
正解は3です。ばねを直列につないだとき、どちらのばねにも同じ大きさの力がはたらきます。おもりの重さ10Nは、ばねBを通してばねAにもそのまま伝わるので、ばねA、ばねBのどちらにも10Nの引く力がかかります。このばねは10Nで0.1m伸びるので、A、Bともに0.1mずつ伸びます。ばねの質量が無視できるという条件は、ばね自身の重さを考えなくてよい、つまり両方のばねにかかる力が等しいと考えてよい、という意味です。全体としては0.2m伸びることになります。
出典：文部科学省ホームページ（https://www.mext.go.jp/a_menu/koutou/shiken/kakomon/1411255_00011.htm）を加工して作成