◆問題
第４問
Ｂ 図２のように、質量ｍの小球１，２をばね定数ｋの軽いばねでつなぎ、軽い糸を小球１に取り付けて、全体をつり下げ静止させた。ただし、重力加速度の大きさをｇとする。
問３ この状態で、ばねは自然の長さよりｓだけ伸びており、糸が小球１を引く張力の大きさはＴである。ｓとＴを表す式の組合せとして正しいものを、次の①～⑥のうちから一つ選べ。[ 3 ]
ｓ・・・ｍｇ／２ｋ，ｍｇ／ｋ，２ｍｇ／ｋ
ｔ・・・ｍｇ，２ｍｇ
問４ その後、糸を静かに放す。放した直後の小球１，２それぞれの加速度の大きさａ1，ａ2を表す式の組合せとして正しいものを、次の①～⑥のうちから一つ選べ。[ 4 ]
ａ1・・・ｇ，２ｇ
ａ2・・・０，ｇ／２，ｇ
※ここでは、ａ1，ａ2をそれぞれ選ぶ形としました。
問４の解答はこのページ下に掲載します。
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◆解答
糸を放してある程度時間が経てば、小球１，２ともに自由落下になるはずなので、どちらも加速度はｇになるはずですが、
今回の問題は「糸を放した直後」という記述がポイントです。
当然ですが、糸を放した瞬間から、糸には張力がはたらかなくなります。
つまり、小球１は上に引っ張られる力がゼロになります。
一方、「糸を放した直後」の段階では、まだバネは小球２を支えていると考えられます。
つまり、小球１をばねが引く力は、まだｓだけはたらいている。というわけです。
ということは、この時点では小球２はまだ落下していないので、加速度はゼロです。
そして、小球１はｓの力でバネを引いていることになるので、自身の重力と合わせて、鉛直下向きに２ｍｇの力を受けていることになります。
ということは、ａ1＝２ｇですね！
つまり、ａ1＝２ｇ，ａ2＝０です。
もとの問題の解答としては④になります。
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◆関連項目
等加速度運動
力～エネルギー、力のモーメントなど
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