中学3年 物理

質問

下の写真が実験の内容で、今から書くのが問題文です。

「問1」　＜実験＞の（1）で、記録テープを手で引いて台車が動かないようにしている状態から、＜実験＞の（2）でおもりが床に衝突する直前の間において、糸がおもりを引く力とおもりが糸を引く力の関係について適切なのはどれか。

アおもりの運動の様子にかかわらず、糸がおもりを引く力の方が大きい。

イ　おもりの運動の様子にかかわらず、お互いに向きが反対で大きさが等しい。

ウ　おもりが静止しているときはお互いに向きが反対で大きさが等しいが、おもりが運動しているときはおもりが糸を引く力の方が大きい

エ　おもりが静止しているときはお互いに向きが反対で大きさが等しいが、おもりが静止しているときはおもりが糸を引く力の方が大きい

というのが問題で、答えは（イ）なのですが、その理由がよく分かりません。
例えば台車が動いているときはおもりが落ちるので、おもりが糸を引く力の方が大きいですよね？
なので（ウ）だと思ったのですが、（イ）でした。
なぜそうなるのか分かる方がいらっしゃいましたら、教えてください。

回答No.6

OKWavexx

糸がおもりを引く力とおもりが糸を引く力は作用と反作用です
作用と反作用は運動の状態によらず常に等しい大きさの力です

回答No.5

teppou

作用・反作用の法則は、ニュートンの三法則の一つです。
　法則とは、なぜかそうなるかを説明ができないものという事でもあります。
　二つの物体間で力が伝わるときには、運動しているか静止しているかにかかわらず、同じ大きさで向きが反対の力が同時に存在するのです。
　運動が起きるのは、作用と反作用に大きさの差ができるからではありません。
　法則はいったん覚えるしかないと思います。でも、この問題で間違ったことを覚えておいてください。今後いろいろな問題を解いていく中で、作用・反作用の法則が納得できることがあると思います。

回答No.4

久保 泰臣（@omi3_）

台車-糸-おもりは、距離が動かないので一体とみなせます。
その内部で発生する力には、同等の反作用が働くので一体を保てるのです。
さて、この実験は、
550g,600g,700gの運動体、のおもり50g,100g,200gだけに
重力加速度9.8が働くと
50/550*9.8, 100/600*9.8, 200/700*9.8, の加速度になる実験です。

記録テープを使うのは普通の実験ですが、
　応用が効く映像分析の方が良かったですね。

問１は、作用=反作用の理解を問うたものです。
　ここに経験は通用せず、逆に問題を複雑にします。

物理は、複雑を単純化してから、空気圧、摩擦力、粘性、を考慮して、
　シュミレーションするものになっています。
天気予報や自動車デザインは、シュミレーション成功例で
　このような設問は、避けて通れない単純化の思考実験なのです。

回答No.3

nananotanu

おもりが落ちる事だけに注目するからです。おもりが落ちたのと同じだけ、台車が前に出ますよね？つまり、運動中も糸の長さ(というか、おもりと台車の間の長さ)は変わりません。力が釣り合わなかったら、糸が緩むか、伸びるかして長さが変わりますよ：おもりが引く力が強いなら、最悪ちぎれる。

回答No.2

hikkyhokky

普通に考えると（ウ）が正しいと思うので、答えが間違えているのでは無いでしょうか。

回答No.1

nagata2017

物理の力学の定理
作用と反作用は等しい

運動の第3法則は、2物体が互いに力を及ぼし合うとき、それらの力は向きが反対で大きさが等しいと主張する経験則である。作用・反作用の法則とも呼ばれる。

止まっていても　動いていても　同じである。