⑴ 糸が物体に及ぼす張力の大きさがT のとき，物体の速さが一定となった。張力の大…
問1 ～問3 に答えよ。 問2 図のように，摩擦のある水平面上で物体を水平方向に糸で引いた。⑴，⑵に答えよ。 進む向き 物体 張力 糸 水平面 動摩擦力
⑴ 糸が物体に及ぼす張力の大きさがT のとき，物体の速さが一定となった。張力の大きさ T と物体に及ぼす動摩擦力の大きさf の関係として正しいものはどれか。次の1 ～4 のう ちから一つ選べ。
- 1 T 2 f張力が動摩擦力より大きいと合力が進む向きに残るため物体は加速してしまい、速さが一定にはなりません。
- 2 T 1 f張力が動摩擦力より小さいと合力が逆向きに残るため物体は減速してしまい、速さが一定にはなりません。
- 3 T = f速さが一定(加速度0)であるためには合力が0でなければならず、T=fとなるのが正しい関係です。
- 4 物体と水平面との間の動摩擦係数がわからないので，判断できない。動摩擦係数の具体的な値がわからなくても、速さが一定という条件だけから合力が0であることは判断できるので、この選択肢は誤りです。
解説
正解は3です。物体の速さが一定ということは、加速度が0であることを意味します。運動方程式より、物体にはたらく力の合力が0でなければならないので、進む向きにはたらく張力Tと、逆向きにはたらく動摩擦力fはつり合っており、T=fとなります。速さが変化しない運動では必ず力がつり合っているという考え方は、他の等速直線運動でも同様に使える基本の考え方です。
出典：文部科学省ホームページ（https://www.mext.go.jp/a_menu/koutou/shiken/kakomon/1411255_00019.htm）を加工して作成