この問題でおさえておきたいこと
ばねの伸びとおもりの重さは比例すること、月の重力は地球の重力の6分の1ということをおさえよう!
解答
(1)12cm
(2)2cm
(3)2cm
重要事項のまとめ
・フックの法則…ばねがどれぐらい伸びるかは、ばねに加えた大きさに比例する
・月面上では、地球とくらべて、重力の大きさは6分の1となる。
解説
(1)問題では、ばねには120gのおもりがつるされています。そして、ばねは、10gで1cm伸びるはずですね。「重要事項のまとめ」にもあるとおり、伸びとおもりの重さは比例するのですから、120gでばねは$x$cm伸びると考えれば、
10g : 1cm = 120g : $x$cm
よって、\( x = 12 \)
伸びる長さは12cmとなります。
(2)「重要事項のまとめ」にもあるとおり、月の表面では、地球上の6分の1の重力しかはたらきませんから、図1では、
120÷6 = 20g
のおもりをつるしたのと同じことになります。
よって、(1)と同じように考えると、ばねの伸びを$y$cmとすると、
10g : 1cm = 20g : $y$cm
\( y = 2 \)
伸びる長さは2cmとなります。
(3)一見、2つのおもりがつるされていますから、おもり2個分の重さで考えてしまいそうになりますが、図2の状態ではおもり1個分がつるされているのと同じだと考えます。
(ばねが片方に引っ張られて床に落ちることなく台の上で静止しているということは、ばねが引っ張られている力は、左右でつりあっているから、片方のおもりは無視して大丈夫なわけです。)
よって、120gのおもりをつるしたのと同じ状態で、しかも月の表面でのことなのですから、(2)と同じことになります。ばねの伸びは2cmとなります。