あらい水平面上に静止していた物体を、200 Nの力で押し続けると、物体は加速度の大きさaで、等加速度直線運動をした。次に、同じ物体を400 Nの力で押し続けたときの運動として正しい説明はどれですか?
A:速さが常に2倍になる
B:加速度は一定で、大きさはaのまま変わらない
C:加速度は一定で、大きさは2aになる
D:加速度は一定で、aより大きくなる(2aを含まない)
E:時間とともに加速度が大きくなる


この問題では、摩擦力も考えよう!
正しいものを1つ選んだら、下の解説で確認してね。

まずは運動を見てみよう。
200 N →400 Nの順に流れるから、「速さ」と「加速度」に注目してね!

答えは、 D です。
200 Nのときの加速度は2.12 m/s2、400 Nのときの加速度は6.12 m/s2だから3倍近くになっているね。

どれも正解っぽくて迷っちゃった!

力と加速度の関係や動摩擦力の性質を理解できていないと間違えてしまうね。
同じ物体を押しているから、動摩擦力の大きさが変わらないことがポイントだよ!
動画では、200 Nで押しても、400 Nで押してもどちらの場合も動摩擦力は94 Nだったね。

物体は動摩擦力を受けるからCみたいに、加速度は単純に2倍にはならないんだね!

そうだね。400 Nで押したときの加速度が、200 Nで押したときの何倍になるかは動摩擦力の大きさ次第なんだけど、確かなことは200 Nのときの加速度よりも400 Nのときの加速度の方が大きいということだね。

合力の大きさに比例して、加速度も大きくなるんだね!

そのとおり〜!
合力に注目できたかどうかがポイントだね。
他の選択肢についても一言ずつコメントしておくね。
A:速さが常に2倍になる ←力が大きくなると、加速度が変化することに注意したい。
B:加速度の大きさはaのまま変わらない ←合力が変化するので、加速度も大きくなる。
C:加速度の大きさは2aになる ←動摩擦力があるので、合力が2倍にならず、加速度も2倍にならない。
D:加速度はaより大きくなる(2aを含まない) ←正解
E:時間とともに加速度が大きくなる ←200 N、400 Nどちらの場合も力の大きさは押している間、変わらないので、加速度は変わらない。速さが大きくなる。

最後に関連問題をまとめておくね。
選んだ選択肢が違ったり、選択肢があっていても理由が答えられなかったり、迷って答えたなら
次の関連問題で確認するのをオススメするよ。
・【問1】同じ力で押す
・【問4】右向きの力が大きい
・【問9】同じ力で押す2
・【問12】2倍の力で押す
・【問19】押したら動いた

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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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