解説【高校物理】質量が2倍になると加速度はどうなる?物理基礎・力学をクイズで確認!力と運動13

【解説_力と運動13_質量が2倍】

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

高校物理の力と運動の問題。質量が異なる物体に同じ力を加えたときの加速度の変化を問うシミュレーション画像
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

力と運動13_質量が2倍

 ◎ 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。

答えの確認

  1. 自分でシミュレーションする

▶︎ 加速度 を選択してね!

  2. シミュレーション操作を参考にする

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Puさん
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ピグちゃん
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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。
© University of Colorado Boulder, licensed under CC BY 4.0
https://phet.colorado.edu/

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