400gの台車に対する運動について、(a)ではばねばかりで100gfの力で水平に引き、(b)では100gのおもりを滑車を通してつないだ場合に、どちらの台車がより速く動くかを問う問題です。

1. 問題の内容

400gの台車に対する運動について、(a)ではばねばかりで100gfの力で水平に引き、(b)では100gのおもりを滑車を通してつないだ場合に、どちらの台車がより速く動くかを問う問題です。

2. 解き方の手順

(a)の場合：

台車に働く力は100gfです。これをN（ニュートン）に変換します。1gf = 0.0098N なので、100gf = 0.98Nとなります。

台車の質量は400g = 0.4kgです。

ニュートンの運動方程式 $F = ma$ より、加速度 $a_a$ は、

$a_a = \frac{F}{m} = \frac{0.98N}{0.4kg} = 2.45 m/s^2$

(b)の場合：

台車と錘の合計質量は400g + 100g = 500g = 0.5kgです。

錘にかかる重力は100g * 9.8m/s^2 = 0.1kg * 9.8m/s^2 = 0.98Nです。

台車と錘に働く力は0.98Nです。

ニュートンの運動方程式 $F = ma$ より、加速度 $a_b$ は、

$a_b = \frac{F}{m} = \frac{0.98N}{0.5kg} = 1.96 m/s^2$

加速度を比較すると、$a_a > a_b$ となります。

3. 最終的な答え

(a)の方が速く動く。