力のついあい、いろいろな力、力のモーメント

こんにちは。
ばね定数200N/mｎばねに、質量5kgの物体をつり下げて水平な床の上に置いた。物体が床から離れるのは、ばねの伸びが何mのときか。
物体が床から離れるのはN=0のときだから
mg=F
5x9.8=200x
x=0.25m
物体が床から離れるのは何故N=0のときなのでしょうか?
N=mg-Fの式を見てもよく分かりません。

ばねばかりに糸をつけ、その先に質量0,4kg,体積5X10^-5m^3のおもりをつけて水の入ったビーカーに入れた。
水の密度を1X10^3とする。おもりがビーカーの水にあるときばねはかりは何kgを示すか。
ばねはかりの表示は、張力Tの大きさに等しい。
T=W-f
=3,43
3,43/9.8=0,35kg

ばねはかりの表示は、張力Tの大きさに等しいのは何故でしょうか?
また最後は何故9.8で割るのでしょうか?

No.1 ベストアンサー 回答者： sanori 回答日時： 2008/09/07 16:45

こんにちは。

１．
＞＞＞
物体が床から離れるのは何故N=0のときなのでしょうか?
N=mg-Fの式を見てもよく分かりません。

Ｎが何であるかが書かれていませんが、おそらく、おもりが床から受ける垂直抗力のことでしょうか。

おもりにかかる重力は、下向きにｍｇです。
おもりがばねに引かれる力は、上向きにｋｘです。
ここで、
ｘは、ばねの伸び、
ｋは、ばね定数（＝２００）

最初、おもりは、浮く前は床の上に静止しています。
静止しているということは、おもりにかかる全ての力が、つりあっている、ということです。
ということは、おもりにかかる力の合計はゼロです。
上方向をプラス、下方向をマイナスとすれば、
ｍｇ　－　ｋｘ　＋　Ｎ　＝　０
です。

おもりが浮いた後は、垂直抗力を受けないので、
ｍｇ　－　ｋｘ　＝　０
です。
これは、まさに、上の式で　Ｎ＝０　とした式と同じです。

つまり、Ｎ＝０　は、垂直抗力を受けるか否かの境目です。
それは、床から離れる／離れない　の境目でもあります。


２．
＞＞＞ばねはかりの表示は、張力Tの大きさに等しいのは何故でしょうか?

あなたのほかにも勘違いしている方々が沢山いるのですが、
ばね量りというのは、本質的には、重さを量るものではありません。
ばねにかかった張力を測っています。
たまたま、ばね量りを真下に向けたときは、
ぶら下がっている物体の重さ（質量）が量れる、ということです。


＞＞＞また最後は何故9.8で割るのでしょうか?

浮力が入る計算をするときは、
力の単位をニュートンではなくｋｇ（普通はｋｇｗとかｋｇｆとか書く）にするのが簡単です。
また、
ばね量りの目盛りも、ニュートンではなくｋｇになっています。

ですから、力の単位をｋｇにして計算しておいて、最後にニュートンに直すわけです。
その、「最後にｋｇｗをニュートンに直す」作業が、「÷９．８」という計算である、ということです。


以上、ご参考になりましたら。

No.2 回答者： sanori 回答日時： 2008/09/07 17:01

すいません。

間違えました。

前回回答の
＞＞＞また最後は何故9.8で割るのでしょうか?
の下が間違っています。

以下、訂正版

--------------------------------

水の密度は　１０００ｋｇ／ｍ^3
おもりの体積は　５×１０^(-5)　ｍ^3

その体積の水の質量は、　１０００×５×１０^(-5)　＝　０．０５［ｋｇ］

よって、浮力は、０．０５×９．８

おもりにかかる重力は、０．４×９．８

おもりは水中で静止しているから、（つり合っているから）
糸によって、（０．４－０．０５）×９．８　＝　０．３５×９．８　［Ｎ］の力で
上に引っ張られている。

それは、ばね量りの立場から見れば、
空気中で　
（０．３５×９．８）÷９．８　＝　０．３５［ｋｇ］
のおもりをぶら下げているのと同じことです。


以上。

この回答へのお礼

納得できました。ありがとございました。

お礼日時：2008/09/09 13:45