問2 終端速度について説明した次の文中の イ , ウ にあてはまる語句の組合せと…
問1 ~問6 に答えよ。 雨粒の落下について,AさんとBさんが次のように会話をしている。 Aさん 雨雲は,地表面からおよそ2000 ~7000 m の高さにあるから,地表面に達すると きには,雨粒はとても速くなりそうだけど,どのぐらいの速さになるのだろう? 地表面から2000 m の位置にある雨雲から自由落下したとすると,地表面に達する ときの速さは ア m/s になるね。 Bさん でも,雨粒の速さを調べてみると,直径0.5 mm の雨粒の終端速度は約2 ~3 m/s で, 直径3.0 mm の大きな雨粒になると,終端速度は約7 ~8 m/s になるみたいだよ。 Bさんが求めた速さと違ってしまうのは,実際には空気抵抗の影響があるからだね。 終端速度というのは,落下中の雨粒の加速度が0 になって,速さが一定の大きさに なるときの速度のことだね。 Bさん
問2 終端速度について説明した次の文中の イ , ウ にあてはま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。
雨粒は落下を始めると速さが増す。空気の抵抗力は物体の速さが増すと大きくなるので, 雨粒の速さが徐々に大きくなると,やがて雨粒にはたらく イ と空気の抵抗力がつりあ うようになる。すると,雨粒にはたらく力の合力が0 になり,雨粒の運動は ウ になる。 この速度を終端速度と呼ぶ。
- 1 イ:重力 ウ:等速直線運動重力と空気の抵抗力がつり合い、合力が0になるので等速直線運動になります。
- 2 イ:重力 ウ:等加速度運動合力が0になると加速度も0になるので、等加速度運動にはなりません。
- 3 イ:浮力 ウ:等速直線運動空気中では浮力は小さく、抵抗力とつり合う相手は重力です。
- 4 イ:浮力 ウ:等加速度運動つり合う力も運動のようすも、どちらも当てはまりません。
解説
正解は1です。落下する雨粒にはたらいているのは下向きの重力と、速さが増すほど大きくなる上向きの空気の抵抗力です。浮力も受けますが、空気中では小さく、ここでつり合う相手は重力になります。2つの力がつり合って合力が0になると加速度も0になるので、それ以降は速さが変わらない等速直線運動になります。この一定の速さが終端速度です。
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