【解説】力と運動_問13

【力と運動_問13】

質量50 kgの物体を右向きに100 Nの力を加え続けた(上の図)。次に、質量100 kgの物体を右向きに100 Nの力を加え続けた(下の図)。質量が2倍になると、加速度の大きさは何倍になりますか?どちらの物体も、まさつは非常に小さくて無視できます。


A:1倍(加速度の大きさは同じ)
B:2倍
C:0.5 倍(加速度の大きさは半分)
D:その他

Puさん
Puさん

答えは、 C です。

質量が2倍になると、加速度は0.5 倍(2分の1倍)になるよ。
質量が3倍になると、加速度は何倍になると思う?

ピグちゃん
ピグちゃん

3分の1倍?

Puさん
Puさん

うん、そのとおり!
この関係はさらに質量が大きくなっても続いていくよ。
一つの量が2倍、3倍…と増えると、それに合わせてもう一つの量も1/2 倍、1/3 倍…と減る関係を反比例と言うよ。
つまり、加速度は、質量に反比例するんだ。
力は一定って条件つきね!つまり、ずっと100 Nで一緒のときってことね。

ピグちゃん
ピグちゃん

シミュレーションもやってみよっと。


先生〜、
サンドイッチ1個のカロリーって300 kcalらしいですね〜

Puさん
Puさん

せやな

ピグちゃん
ピグちゃん

2人で分けたら、1人分は150 kcalでしょ?
3人で分けたら、100 kcal!
分ける人が増えれば増えるほど、1人あたりのカロリーは減る
これって反比例ですよね?

Puさん
Puさん

ええやん、反比例やな

ピグちゃん
ピグちゃん

てことは、100人で分けたら…実質0kcal!!

Puさん
Puさん

いや、分けすぎや!!
もうパン粉レベルや

ふりかえり

 ◎ 力が一定のとき、加速度は質量に反比例する。

Puさん
Puさん

さて、もう少し頑張って!
問12問13の結果から、法則を紹介するよ。

物体の加速度は、その物体が受ける力に比例し、物体の質量に反比例する。
数式で表すと次のように書ける。
ma = F (これを 運動方程式 といいます)

それぞれの文字の意味は次のとおり。
m:物体の質量 [kg]
a:物体の加速度 [m/s2]
F:物体の合力 [N]

Puさん
Puさん

運動方程式のFは物体の合力です!
 問12問13では、一つの力だけを考えていましたが、物体が複数の力を受けるときは合力を考えよう。


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このシミュレーションは PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder によって提供されています。
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