この問題でおさえておきたいこと
一方から力が加わると、同じ大きさの反対向きの力が返ってくる作用・反作用の関係が成立する!
作用・反作用の関係とつり合いの関係の違いに注意!
解答
(1)
力の大きさは2N
(2)
イ
(3)
700Pa
(4)
慣性
(5)
下図の赤い矢印
重要事項のまとめ
・作用と反作用
物体Aが物体Bに力を加える(=作用の力)と、必ず物体Bも同じ大きさの力を物体Aに返す(=反作用)
この2力はいつも対になってはたらく
作用と反作用の例
1)自分が相手のボートを押す(=作用の力)と、自分のボートが押し返される(=反作用の力)
2)水泳のターンでプールの壁を蹴る(=作用の力)と、体が前へ進む(=反作用の力)
3)走り幅跳びで、地面を強く蹴る(=作用の力)と、上へうまく跳び上がれる(=反作用の力)
・作用の力と反作用の力の関係
同じ大きさで正反対の向き、一直線上ではたらく
※一見、力のつり合いの関係と同じですが、作用の力と反作用の力はそれぞれ別々の物体に対してはたらく力ですが、つり合いの関係にある力は同じ物体に対してはたらくという違いがあります。
解説
(1)物体Aが物体Bを押す力は、物体Bが物体Aを押す力の反作用としてはたらく力です。物体Bが物体Aを押す力の大きさは、物体Bの重力と等しいわけなので、200gの力がかかることとなります。単位をNにすると、200÷100 = 2Nとなります。反作用の力は作用の力と同じ大きさなので、結局、物体Aが物体Bを押す力も2Nです。
(2)つり合いの関係にある力を選べばいいので、「ポイントのまとめ」にあるとおり、同じ大きさで向きは正反対で、一直線上ではたらいている力を調べることになります。アやエは物体Aからはたらく力となりますが、物体Aからは500g(=5N)の力がはたらくので、(1)で求めた2Nと同じ力ではありません。
ウについては、これは物体Aに対してはたらく力ですが、(1)の力は物体Bに対してはたらく力です。つまり、別々の物体に対してはたらいていますから、ウの力は作用・反作用の関係にあるだけで、つり合いの関係にはありません。よって、イが正解となります(イの力は物体Aに対してはたらいています)。
(3)圧力の公式は、圧力(Pa) = 押す力(N)÷力がはたらく面積(m2)で求めることができましたね?なので、押す力が何Nか、面積は何m2かを考えれば求めることができます。
500gの物体Aと200gの物体Bから力が伝わっているので、それらが押す力は(500+200)÷100 = 7Nです。そして、力がはたらく面積は物体Aの底面積となりますから、100cm2です。1m2 = 10000cm2なので、100cm2の単位をm2になおすと0.01m2となります。
よって、圧力は、7÷0.01 = 700Paです。
(4)外部から力がはたらかないとき、静止している物体は静止を続け、動いている物体は等速直線運動を続けることを慣性の法則といいます。
(5)慣性の法則がはたらくと、物体Bは静止していようとするわけですから、右に動く物体Aからみると左へ動いているような形になります。摩擦力はそれとつり合うように反対の方向にはたらくわけなので、右方向にはたらくことになります。