◆問題
1個20gのおもりを1個,2個,…とばねにつるしてばねの長さを調べた。
おもりの個数[個] | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
ばねの長さ[cm] | 10.0 | 15.0 | 20.0 | 25.0 | 30.0 | 35.0 |
(1) ある物体をこのばねにつるすと、ばねの長さは18cmとなった。この物体の質量を求めよ。
(2) 月面上で、180gの物体をこのばねにつるしたときのばねの伸びを求めよ。ただし、月面上の物体にはたらく重力は地球上の1/6とする。
この記事では(2)を解説します。
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◆解答
「月面上では重力が1/6」だから、月面上の180gの物体にかかる重力は、地球上の物体30gにかかる重力と同じです。
30gは、この問題のおもり1.5個分ですね。
おもり1個で5cm伸びるので、1.5個ならば、求めるばねの伸びは
5×1.5=7.5cm
となります!
普通に問題を解くときは、これで終わりで構いませんが、せっかく問題文で「100gの物体にはたらく重力を1N」と言っているので、ニュートンを使って考えた場合も書いてみます。
まず地球上では180gの物体にはたらく重力は1.8Nです。
「月面上では重力が1/6」だから、月面上の180gの物体にはたらく重力は、この1/6で、0.3Nですね。
このばねは、おもり1個つまり20gで5cm伸びます。
20gの物体にはたらく重力は0.2Nですね。
ということは、0.2Nの力で5cm伸びます。
(1)と同様に比を使えば、
0.2:5=0.3:x
0.2x=1.5
x=7.5
というわけで、もちろん同じく7.5cmを求めることができました!
(1)に戻る→ばねの長さが18cmとなったとき
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