高校物理について質問です。記録タイマーで生じる抵抗力の問題で、考察②の答えが④なのですがその理由が分

Question

高校物理について質問です。記録タイマーで生じる抵抗力の問題で、考察②の答えが④なのですがその理由が分かりません。ご教授お願いします。

stomachman · Accepted Answer

No.2に激しく同意。
　運動方程式が成り立つかどうか、すなわち理論からのズレについて実験するんなら、まずは「一定の大きさの力で引いている間は加速度の値も一定」かどうかを確かめないとね。
　加速度を測るのに別々の二つの（よくわからん）手段が用意されている一方で、力を測る手段が「ばねばかり」って、随分オソマツだし、「一定の大きさの力で引」く手段として手の絵が描いてあるあたりで、出題者の程度が知れる。
　さて、仮にこれで「一定の大きさの力で引」けたとしたって、データ処理の組み立て方がおかしい。実験結果から力と加速度を点としてプロットしたグラフを描くという発想自体が、「一定の大きさの力で引けば加速度の値も一定」だと前提してしまっている証拠。そりゃ結論の先取りです。

こういう、出来の悪い話は文字通り机上の空論で、物理あるいは科学を学ぶのには適さない。しかし、この手の問題を解かざるを得ない状況においては、「この出題者は一体どんな考察を求めているつもりなのだろうか」という憶測をするしかない。

yhr2 · Answer

かなりの「架空実験、仮想実験」で、その「記録タイマー」っていったい何だ？　という感じですね。後ろについている「紙テープ」って一体何？
「ア」は「台車だけの摩擦力」なのか「記録タイマーの摩擦力」も含むのか。
もし「台車の摩擦力 + 記録タイマー」の摩擦力だとしたら、「イ」はいったい何なのか？
そういったこと（「ア」と「イ」の明確な定義）が分からないと、考察[2]の内容を理解できませんね。

しかも「台車の速度センサーから加速度が求められる」といっていながら、考察①や④には「記録タイマーで測定した加速度」などが出てくる。
いったい、どこにどんなセンサーを付けて何を測定しているのかといった「試験のやり方、測定のしかた」がきちんと書かれていませんね。

また、加速度 a* のサフィックスがぼやけてよく読み取れないのですが、
考察①は「a0」
考察②は「a1」、その違いは何？　なぜ「a0」「a1」と言い替えているのか？
考察③には「a2」が出てくるようなのですが、これはどのような条件で求めたものなのでしょうか。また、「a1」は考察②の「a1」と同じものなのでしょうか？
考察③④も「最初だけ台車に力を加えて」という条件なのでしょうか？

質問者さんの疑問は、そういったところなのでしょうね。

そういう意味で、問題の作成者が想定した「前提条件」を、きちんと伝えきれていない一種の悪問だと思います。

なので、私としてはまったく問題の内容が「？？？」で解けません。

#1さんのおっしゃる
＞タイマーありのときは
＞ma₁＝F-R-r…①
＞無しのときは
＞ma₂＝F-R…②
の「無しのとき」の意味が分かりません。

masterkoto · Answer

摩擦力の大きさをR
タイマーによる抵抗力の大きさをr
台車を引っ張っる力の大きさをFとする
右向きを正にして、運動方程式をたてると
タイマーありのときは
ma₁＝F-R-r…①
無しのときは
ma₂＝F-R…②
であるから
②-①より
m(a₂-a₁)＝r
が得られます

高校物理について質問です。記録タイマーで生じる抵抗力の問題で、考察②の答えが④なのですがその理由が分

No.2に激しく同意。

かなりの「架空実験、仮想実験」で、その「記録タイマー」っていったい何だ？ という感じですね。

摩擦力の大きさをR

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かなりの「架空実験、仮想実験」で、その「記録タイマー」っていったい何だ？　という感じですね。