水平面上に置かれた質量1.0kgの物体を、水平方向に5.0Nの力で引いたところ、物体は動かなかった。このとき、物体にはたらいている垂直抗力$N$と静止摩擦力$f$の大きさを求める問題です。図中にそれぞれの記号を書き入れることも求められています。

1. 問題の内容

水平面上に置かれた質量1.0kgの物体を、水平方向に5.0Nの力で引いたところ、物体は動かなかった。このとき、物体にはたらいている垂直抗力$N$と静止摩擦力$f$の大きさを求める問題です。図中にそれぞれの記号を書き入れることも求められています。

2. 解き方の手順

* 垂直抗力$N$の大きさ：

物体にはたらく重力$W$は、質量$m$と重力加速度$g$を用いて、$W = mg$と表されます。ここでは、$m = 1.0 \text{ kg}$、$g = 9.8 \text{ m/s}^2$とします。

鉛直方向の力のつり合いより、垂直抗力$N$は重力$W$と等しく、$N = W$となります。

よって、$N = 1.0 \text{ kg} \times 9.8 \text{ m/s}^2 = 9.8 \text{ N}$となります。

* 静止摩擦力$f$の大きさ：

水平方向の力のつり合いより、静止摩擦力$f$は、引く力$5.0 \text{ N}$と等しく、$f = 5.0 \text{ N}$となります。

3. 最終的な答え

垂直抗力 N = 9.8 N

静止摩擦力 f = 5.0 N