◆問題
第２問 物体の運動に関する探求の過程について、後の問いに答えよ。
問１はこちら
問２はこちら
【実験２】として、力学台車とおもりの質量の合計が
ア：３．１８ｋｇ イ：１．５４ｋｇ ウ：１．０１ｋｇ
の３通りの場合を考え、各測定とも台車を同じ大きさの一定の力で引くことにした。
この実験で得られた記録テープから、台車の速さｖと時刻ｔの関係を表す図２のグラフを描いた。ただし、台車を引く力が一定となった時刻をグラフのｔ＝０としている。
問３ 図２の実験結果からＡさんの仮説が誤りであると判断する根拠として、最も適当なものを次の①～④のうちから１つ選べ。[ 10 ]
①質量が大きいほど速さが多くなっている。
②質量が２倍になると、速さは１／４になっている。
③質量による運動への影響は見出せない。
④ある質量の物体に一定の力を加えても、速さは一定にならない。
Ａさんの仮説には、実験で確かめたあやまり以外にも、見落としている点がある。物体の速さを考えるときには、その時刻に物体が受けている力だけでなく、それまでに物体がどのように力を受けてきたかについても考えなければならない。
速さのかわりに質量と速度で決まる運動量を用いると、物体が受けてきた力による力積を使って、物体の運動状態の変化を議論することができる。
解答はこのページ下に掲載します。
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◆解答
問３ 図２の実験結果からＡさんの仮説が誤りであると判断する根拠として、最も適当なものを次の①～④のうちから１つ選べ。[ 10 ]
①質量が大きいほど速さが多くなっている。
②質量が２倍になると、速さは１／４になっている。
③質量による運動への影響は見出せない。
④ある質量の物体に一定の力を加えても、速さは一定にならない。
グラフを確認してみると、①，②，③はそもそも間違いであることがわかると思います。
Ａさんの仮説が正しいならば、同じ質量の物体にはたらく力が一定ならば、速さも一定になるはずですが、当然そうではないし、グラフを見ても速さが一定になっていないことがわかります。
というわけで、この設問の解答は、④ある質量の物体に一定の力を加えても、速さは一定にならない。です。
次の問題→運動量と時刻のグラフ
◆関連項目
等加速度運動まとめ、力～エネルギーまとめ
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