力学

【演習】慣性の法則

物理基礎【力学】第19講『慣性の法則』の講義内容に関連する演習問題です。 講義編を未読の方は問題を解く前にご一読ください。

慣性の法則運動の第1法則は,別名「慣性の法則」とも呼ばれます。法則が出てくると「覚えなきゃ!」と言って丸暗記しようとする人がいるんですが,暗記は無意味ですよ!...
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問題

[Level.1]
糸の一端を持ち,もう一端に質量5.0kgの物体を吊るして静止させた。 このときの糸の張力の大きさTを求めよ。 ただし,重力加速度は9.8m/s2とする。

[Level.2]
前問の物体が糸に引かれて鉛直上向きに等速直線運動しているとする。 このときの糸の張力の大きさT’と前問で求めたTの大小関係はどうなるか。 正しいものを選べ。
(ア)T’T   (イ)T’T  (ウ)T’T

[Level.3]
止まっている電車が急発車した瞬間,乗客は電車の進行方向と逆向き倒れそうになった。 慣性の法則を使ってこの現象を説明せよ。

この下に答えを載せていますが,まずは自力で考えてみましょう。


答え

[Level.1]
T=49N

[Level.2]
(イ)

[Level.3]
電車が発車しても,慣性の法則により中の乗客は静止し続けようとする。 しかし,足だけが電車の床とともに進行方向に引っ張られるため,結果として上体が後ろに倒れそうになる。

(※ 解説は現在準備中。)