おもりが板の上に静止しており、糸がおもりを引く力が $\frac{3}{5}mg$ であるとき、板がおもりから受ける力の向き(ア)とその大きさ(イ)を求める問題です。

応用数学力学力のつりあい物理
2025/4/20

1. 問題の内容

おもりが板の上に静止しており、糸がおもりを引く力が 35mg\frac{3}{5}mg であるとき、板がおもりから受ける力の向き(ア)とその大きさ(イ)を求める問題です。

2. 解き方の手順

* おもりにはたらく力を考えます。おもりには重力 mgmg 、糸の張力 35mg\frac{3}{5}mg 、そして板からの垂直抗力(反作用)がはたらきます。
* おもりは静止しているので、力のつり合いが成り立ちます。鉛直方向の力のつり合いを考えると、
mg=35mg+Nmg = \frac{3}{5}mg + N
ここで、NNは板からの垂直抗力(反作用)の大きさです。
* 式を変形して、NNを求めます。
N=mg35mg=25mgN = mg - \frac{3}{5}mg = \frac{2}{5}mg
* 板がおもりから受ける力の向きは、おもりが板を押す方向なので鉛直下向きです。
* 板がおもりから受ける力の大きさは、作用・反作用の法則より、おもりが板から受ける垂直抗力の大きさと等しく、25mg\frac{2}{5}mgです。

3. 最終的な答え

ア:鉛直下向き
イ:25mg\frac{2}{5}mg
よって、答えは4です。

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