![[中学理科]力学の解法ルールに従えば解ける！2021年度千葉県「分力」に関する問題を解説！](https://i0.wp.com/you-can-blog.com/wp-content/uploads/2023/01/pulse-g6397893c2_1920.jpg?fit=1920%2C1080&ssl=1)
みなさんこんにちは、ゆーきゃんです。
今回は、2021年度千葉県で出題された「分力」に関する問題を解説していきます。
この問題も塾で教えているときに、生徒さんから質問があった問題です。
ぱっと見で解きにくそうな印象を抱くかと思いますが、これまで解説してきたことを忠実に実践すれば最後の問題まで解くことができます。
科学的思考力を問う良問だと思いますので、ぜひ入試に向けた演習として解いてみてください。
また、本記事と合わせて以下の記事もご覧ください。
問題演習をいくらこなしても未知の問題が解けるようにならないとお困りではありませんか。
未知の問題に立ち向かうには、思考の「型」を身に付ける必要があります。
思考の「型」を解説した書籍をAmazonで販売中。
Kindle Unlimitedなら、追加料金なしで閲覧可能。
「MARCH付属校をはじめとした人気難関私立校を志望しているが、対策が立てづらい・・・」
「解説を読んで『理解』できても、自力で『解けない』・・・」
などでお悩みではありませんか。
公立からMARCH付属校対策までをすべてを網羅する「裏ワザ」を解説中！
日々の学習におすすめの書籍
日々の学習におすすめの問題集をご紹介します。
日々の学習から入試に向けた力を養いたい場合には「ハイクラス徹底問題集」がおすすめです。
定期テスト対策も行える問題集でもあり、難易度が3段階に分かれており、無理なくステップアップできます。
最高レベルは難関私立レベルになっているので、こちらを目指す方にとっても日々の学習を通じて入試を見据えた学習が可能です。
そのような点からも日々の学習に最適の書籍です。
問題の概要
今回解説する問題はこちらから参照できます。
問題の解説
それでは問題の解説に入っていきます。
(1)の解説
(1)の答えは、「仕事の原理」です。
これは知識問題なので必ずできて欲しい問題です。
(2)の解説
続いて、(2)です。
以前の記事でも解説したように、力学に関する問題では、
注目する物体を決定し、それにはたらく力を図示し、力のつり合いを考える
ようにすることが大切です。
ですので、まずは注目する物体を決定します。
ここでは、「動滑車と物体」を一体とみなし、これらに注目することにします。
そうすると、実験1-②において、この系にはたらく力を図示すると以下のようになります。
![[中学理科]力学の解法ルールに従えば解ける！2021年度千葉県「分力」に関する問題を解説！](https://i0.wp.com/you-can-blog.com/wp-content/uploads/2023/01/2021千葉力学1.png?resize=1024%2C843&ssl=1)
よって、力のつりあいより、\(4+4+f=W\)…(a)が成り立ちます。
なお、ひもの張力はどこでも等しいので、動滑車の両側に4[N]の力がかかります。
さて、実験1-③において、力を図示すると以下のようになるので、
力のつり合いより、\(5+5=W\)…(b)が成り立ちます。
![[中学理科]力学の解法ルールに従えば解ける！2021年度千葉県「分力」に関する問題を解説！](https://i0.wp.com/you-can-blog.com/wp-content/uploads/2023/01/2021千葉力学2.png?resize=918%2C1024&ssl=1)
(a)・(b)より、\(W=10\)[N],\(f=2\)[N]と分かります。
ですので、答えは2[N]です。
(3)の解説
「物体と、点Oとそれをつなぐ糸」を一体とみなし、これらに注目して力を図示します。
![[中学理科]力学の解法ルールに従えば解ける！2021年度千葉県「分力」に関する問題を解説！](https://i0.wp.com/you-can-blog.com/wp-content/uploads/2023/01/2021千葉力学3.png?resize=1024%2C656&ssl=1)
力を鉛直方向・水平方向に分解し、鉛直方向でのつりあいを考えれば、
ひもの張力の鉛直方向成分の大きさは5[N]と求まります。
これに注意すると以下の答えが得られます。
なお、点Oにおいて力はつり合っているので、点Oから下向きに10[N]の力が働くことに注意しましょう。
![[中学理科]力学の解法ルールに従えば解ける！2021年度千葉県「分力」に関する問題を解説！](https://i0.wp.com/you-can-blog.com/wp-content/uploads/2023/01/2021千葉力学4-1.png?resize=919%2C1024&ssl=1)
(4)の解説
(4)においても「物体と、点Oとそれをつなぐ糸」を一体とみなし、これらに注目して力を図示します。
![[中学理科]力学の解法ルールに従えば解ける！2021年度千葉県「分力」に関する問題を解説！](https://i0.wp.com/you-can-blog.com/wp-content/uploads/2023/01/2021千葉力学5.png?resize=1024%2C466&ssl=1)
今回も水平方向・鉛直方向に力を分解し、水平方向のつりあいを考えれば、OC=OEとなります。
ここで、△ORQ∽△COB∽△EDOであるから、
\(\displaystyle \frac{RO}{RQ}=\frac{OC}{OB}=\frac{DE}{DO}=\frac{0.8}{1.0}=\frac{4}{5}\)ゆえ、
ORに働く力の水平方向成分の大きさは\(\displaystyle \frac{4}{5}×6\)[N]…(c)です。
一方で、\(\displaystyle \frac{OQ}{RQ}=\frac{CB}{OB}=\frac{EO}{DO}=\frac{0.6}{1.0}=\frac{3}{5}\)ゆえ、
OQに働く力の水平方向成分の大きさは\(\displaystyle \frac{3}{5}F\)[N]…(d)です。
(c)・(d)は等しいので、\(\displaystyle \frac{4}{5}×6=\frac{3}{5}F\)より、\(F=8\)[N]となります。
以上より、ばねばかりが示す値が8[N]と分かります。
まとめ：[中学理科]力学の解法ルールに従えば解ける！2021年度千葉県「分力」に関する問題を解説！
いかがでしたか。
今回は、2021年度千葉県で出題された「分力」に関する問題を解説しました。
注目する物体の決定・力の図示・各方向における力のつり合いを考えるといった力学の解法ルールに従えば最後まで解ける問題かと思います。
力学に関する問題に直面したときは、必ずこの順番に沿って考えてゆくとよいでしょう。
引き続き過去問等の解説を行ってゆくので、お楽しみに。
最後までご覧いただきありがとうございました。
また、本記事と合わせて以下の記事もご覧ください。
コメント