問3 図のように，摩擦のない水平面上に静止している質量100 kg の物体に，一…
問1 ～問4 に答えよ。
問3 図のように，摩擦のない水平面上に静止している質量100 kg の物体に，一定の大きさの 力F を水平方向右向きに加え続けたところ，力を加えはじめてから10 s 後に速さ10 m/s となった。物体に加え続けた力F の大きさは何N か。下の1 ～4 のうちから一つ選べ。
- 1 11Nは質量や加速度の値を取り違えて計算した場合に出る小さすぎる値で、100kgの物体を10s間で10m/sにする力としては小さすぎます。
- 2 55Nは加速度を誤って計算した場合に出やすい値で、a=10÷10=1m/s²という正しい加速度とは一致しません。
- 3 1010Nは加速度の値をそのまま力の大きさと取り違えた場合に出る値で、質量100kgを掛け忘れています。
- 4 100加速度1m/s²に質量100kgをかけるとF=ma=100Nとなり、これが正しい力の大きさです。
解説
正解は4です。物体は摩擦のない水平面上にあるので、力Fを受けている間はF=maの運動方程式がそのまま成り立ちます。静止状態から10s後に10m/sになったので、加速度はa=10÷10=1m/s²です。質量は100kgなので、F=ma=100×1=100Nと求められます。数値を単純にかけ合わせるだけでなく、まず速度の変化から加速度を求める手順を踏むことが大切です。
出典：文部科学省ホームページ（https://www.mext.go.jp/a_menu/koutou/shiken/kakomon/1411255_00018.htm）を加工して作成