R２年度第２回高認物理基礎大問２解説

大問２

問１【最大静止摩擦力】

　図のように、摩擦のある水平面上に置かれた物体に力を加えた。
力の大きさを少しずつ大きくしていったところ、力の大きさが10Nをこえたとき、静止していた物体は動きはじめた。
このときの物体にはたらく最大摩擦力の大きさは何Nか。

・５N

【参考】
・R元年度第１回高認物理基礎大問２解説：https://tanakah17191928.blogspot.com/2023/06/r_9.html

問２【運動方程式】

　摩擦のない水平面上にある質量５kgの台車に12Nの一定の力を水平方向に加え続けたとき、2.5$\mathrm{m/s^2}$の加速度を生じた。
次に、図のように、台車に質量３kgのおもりをのせて同じ力を加え続けると、台車とおもりは一体となって加速した。このときの加速度の大きさは何$\mathrm{m/s^2}$か。

・加速度を$a$とすると、$(5 + 3) \times a = 12$

$8a = 12$
$a = \dfrac{12}{8} = \dfrac{3}{2} = 1.5$（$\mathrm{m/s^2}$）

問３【運動方程式】

　図のように、ある惑星に宇宙船が着陸しようとして、宇宙船はロケット噴射を行い、鉛直方向に等速直線運動で降下中である。
このときロケット噴射による鉛直方向上向きの力は何Nか。
ただし、この惑星の重力加速度の大きさを$5 \mathrm{m/s^2}$、宇宙船の質量を1000kgとし、噴射によるロケットの質量の減少は無視できるものとする。

・$1000 \times 5 = 5000$（N）

問４【アルキメデスの原理】

　図のように、食塩水を入れた水槽に、深さ10cmまで水を入れたコップを、それぞれの水面が同じになるように沈めて固定し、その後、固定を外した。
ただし、コップは薄くて軽く、その質量と体積の影響は考えないものとする。

・食塩水と水の密度を比べると、食塩水の方が大きい。
そのため、コップの水にはたらく重力と浮力では浮力の方が大きく、固定を外すとコップは上昇する。
【参考】
・アルキメデスの原理と積分。：https://tanakah17191928.blogspot.com/2021/12/blog-post_9.html

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