力の釣り合いについて

質問

お願いです。助けてください。
力の釣り合いについての質問です。
机の上にばねはかりが一つおいてあります。

そして、その両側に500ｇのペットボトルが2本釣ってあり
ばるはかりが何Nを示すか求めよ［1N＝100ｇ］。 という問題なのですが
答えは5Nなのですがなぜなのでしょうか？
詳しい求め方を教えてください。
ちなみに国立高専のH20の理科の問題です。

回答No.2

fine001

こんばんは。
まず、問題となっている状態は「力のつりあい」状態ですね。
ペットボトルはおおよそ5Nの大きさの重力を受けます。また、ペットボトルは「バネばかり」から引っ張られています。これら２力は、どちらもペットボトルにかかる力ですね。この２力がつりあっているのですから、「バネばかり」は、おおよそ5Nの力でペットボトルを上に引っ張っていることになります。
また、他方のペットボトルについても同じことが成り立っています。
「バネばかり」に働く力は、２つのペットボトルそれぞれが引く力で、両方ともおおよそ5Nです。これらの力は、正反対を向いているのでつりあうことになります。バネはかりは移動しません。
そこで、多分質問者が疑問に思っていることは、一方におおよそ5N、反対向きにもおおよそ5Nでバネばかりは引っ張られているのだから、バネばかりはおおよそ10Nで引かれるので、10Nを示すのではないか？ということだと思います。「バネばかり」が及ぼす力は、言わば張力であって、両端を等しい力で引くわけです。バネばかりは２つのペットボトルをそれぞれおおよそ5Nの力で引いています。この張力の大きさを目盛が表しています。
なお、私は「おおよそ5N」と「おおよそ」という言葉を、何回も書いてきましたが、それには理由があります。（ｇ）で表現されるのは質量です。一方、（N)は力の単位です。（質量）＝（力）ではありませんから、500ｇ＝5N　というのは、物理学的には大変おかしなことです。
卑しくも国立高専の「理科」の問題に、1N＝100g　などと書かれているとは思えません。この様に書く物理屋は絶対に居ません。
中学の教科書の記述はどのようになっていますか？
「質量が100ｇの物体に働く重力の大きさが、ほぼ1N」または「おおよそ100gの物体に働く重力の大きさが1N」となっているのではないでしょうか？
重力加速度を9.8（m/s^2）とすれば、100gの物体に働く重力の大きさは0.98Nです。従って、500gの物体に働く重力の大きさが、約5Nであって、
500g＝5Nではありません。

お礼

有難うございました！

回答No.1

miniture_min

A:500g=5Nだから。

感覚的に考えて分かるでしょうが、物に力を加えると反対方向に
『同じ大きさの力』が発生します。
そうでない場合を一般に『手ごたえがない』と表現します。

ここでは、500gのペットボトルの力でバネを引っ張っているのですから、
片方を固定していればバネばかりは5Nを示すはずです。
しかし、今は固定していません。バネばかりが5Nを示すためには、
バネ自体が5Nの力で動かないように固定されている必要があります。

つまり、少なくとも引っ張った力以上で反対方向へ引っ張らないと
バネばかりは引っ張れず、動いてしまうだけとなります。
ここでは500gで引っ張っているのですから、反対方向へ500gの力を加えればいいわけです。
これで、バネはかりは動かずに値を示す事が出来ます。

片方の500gは、単なる固定のための力ですから
バネを伸ばす力として作用しているのは片方だけです。
つまり、バネが示す値は片方だけの500gとなります。
よって5Nとなります。

お礼

有難うございました！