質問: 中学理科のばねの問題です 以下の問題(3)と(4)の考え方がわかりません。 中学1年生でもわかるような回答でお願いいたします。 軽いばね1と2がある。図1は、ばねの伸び(または縮み)と、ばねがもどろうとして生じる弾性の力との関係を示している。 図2のようにばね1、2とおもりa、bをつないで、床の上の置いたところ、ばね2はもとの長さから3.0cm縮んで、おもりaにはたらく重力とばね2の弾性の力がつり合って静止した。このときのばね1の一端pの位置を、pの最初の位置とする。 以下の問いに答えなさい。 (1)おもりaの重さは何nか。→答え 0.6 n (2)pをゆっくりと6.0cm持ち上げると、おもりaは2.0cm持ち上がった。ばね2がおもりaにおよぼす力の大きさは何nか。→答え 0.2 n (3)さらにpをゆっくりと持ち上げると、おもりbは床から1.0cm持ち上がった。このとき、pを持ち上げている力の大きさは0.8 nであった。おもりbの重さは何nか。 (4)(3)のとき、pは最初の位置から何cm持ち上げられたか。
回答: (1) ばね2の縮みが3cm、グラフからばね2は 1 cmあたりの弾性力は0.2 n だから 0.2 n/cm x 3 cm = 0.6 n (2) ばね2の縮みは 3 cm から 1 cm に減ったので 0.2 n/cm x 1 cm = 0.2 cm (3) おもりaとbの重さの和は 0.8 n おもりaの重さは 0.6 n だから おもりbの重さは 0.8 n - 0.6 n = 0.2 n (4) ばね1の延びは、1 cmあたりの弾性力は0.1 n ばね2にかかる力はおもりaとbの重さの和 0.8 n だから ばね1の延び= 0.8 n ÷ 0.1 n/cm = 8 cm ばね2の延びはおもりbの重さが 0.2 n なので ばね2の延び= 0.2 n ÷ 0.2 n/cm = 1 cm pを持ち上げる前、ぱね2が 3 cm 縮んでいたこと おもりbが 1 cm 持ち上がったことを考慮すると pの持ち上がった距離は 8 cm + 1 cm + 3 cm + 1 cm = 13 cm