H30年度第１回高認物理基礎大問２解説

大問２

　図は、物体にはたらく力を矢印で示したものである。
力の図示として適切でないものはどれか。

　図のように、重さが10Nの物体に軽い糸１と糸２の一端をつけ、糸１の他端は水平な天井に固定し、糸２の他端は手で引いて物体を静止させた。
このとき糸１と天井のなす角は45°、糸２は水平であった。
糸２の張力の大きさは何Nか。

　摩擦のある水平面上に質量2.0kgの物体を置き、水平方向に力を加えた。
ただし、重力加速度の大きさを$\mathrm{9.8m/s^2}$とする。
（１）加えた力の大きさが何Nをこえると物体は動き出すか。
ただし、物体と水平面の静止摩擦係数を0.50とする。

・垂直抗力の大きさ（物体にはたらく重力の大きさ）は、$2 \times 9.8 = 19.6$N

最大静止摩擦力は$0.5 \times 19.6 = \dfrac{1}{2} \times 19.6 = 9.8$N

（２）物体に12.9Nの力を加え続けると物体は等加速度直線運動をした。
物体の加速度の大きさは何$\mathrm{m/s^2}$か。
ただし、物体と水平面の動摩擦係数を0.25とする。

・垂直抗力の大きさ（物体にはたらく重力の大きさ）は、$2 \times 9.8 = 19.6$N

動摩擦力は$0.25 \times 19.6 = \dfrac{1}{4} \times 19.6 = 4.9$N

物体には$12.9 - 4.9 = 8$Nの力がはたらき続けるので、加速度の大きさは$8 \div 2.0 = 4.0 \mathrm{m/s^2}$である。