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。

No.1 ベストアンサー 回答者： yhr2 回答日時： 2017/01/08 20:32

（３）P を持ち上げている力が 0.8 N で、おもりAの押し下げる力が(1)で求めた 0.6 N なので、おもりBの押し下げる力は残りの

　　0.8 - 0.6 = 0.2 (N)
ということになりますね。

（４）これはよく考えましょうね。
　まず、ばね②はおもりBしかぶら下げていません。つまり、0.2 (N) の力しか働いていないということです。これは、仮におもりAを手で持ったとしても、ばね②の長さは変わらないことからもわかります。
　ということで、ばね②の「伸び」はグラフより 1.0 cm。

　次にばね①です。ばね①には、P を上向きに持ち上げている力 0.8 N が働いています。ばね②がおもりBの力で伸びているのに？　そんなのです。ばね②が伸びていようが、伸びないロープでぶらさげようが、おもりBの重さもばね①にかかります。
　ということで、ばね①の「伸び」はグラフより 8.0 cm。

　従って、P の高さは、ばね①と②の自然長を基準にして
　　おもりBの高さ：1cm + ばね②の伸び：1cm + ばね①の伸び：8cm = 10 cm

　最初のP の高さは、ばね①と②の自然長を基準にして
　　おもりBの高さ：0cm - ばね②の縮み：3cm + ばね①の伸び：0cm = -3 cm

　従って、最初の位置から P を持ち上げた距離は
　　10 - (-3) = 13 (cm)

この回答へのお礼

わかりやすい解説、ありがとうございました。

お礼日時：2017/01/10 22:08

No.3 回答者： tknakamuri 回答日時： 2017/01/09 13:17

ミス

>0.2 N/cm x 1 cm = 0.2 cm

0.2 N/cm x 1 cm = 0.2 N

No.2 回答者： tknakamuri 回答日時： 2017/01/09 06:26

(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

この回答へのお礼

ありがとうございました。

お礼日時：2017/01/10 22:09