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セルフ塾は閉めましたが、そのままの名前でブログを続けます。独学,独習。教わるより,学ぶを重視。 セルフラーニングの方法,英語,数学などの情報を発信するつもりです。

ばねを板が支える問題
質問メールをいただきました。ありがとうございます。

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天井から垂直にばねがつるしてあって、先端におもりがついている。
ばねが自然の長さより短くなるよう板でおもりを支えた。
この時の、すべての物体に働く力を図示せよ。
という問題です。
お手数ですが解説していただければ有り難いです。
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次のように考えて、図示しました。初めての問題で、これで正しいという確信はありません。

 この問題では、重力と板を押す力が働いています。
 僕自身が考えやすいことと、説明をしやすくするために
 ①おもりの重力を2N,②板を押す力を3Nと勝手に決めました。

 もちろん、すべて一直線上にある力です。

itagabanewo.jpg

 ③おもりの重力で、下の板が2Nで押されます。
 ④板は、3Nでおもりを押します。

 ⑤板がおもりを押す力の反作用。
  この力をどう考えるか難しいのですが、
  ここでは、板がおもりを押す力3Nと重力2Nの差としました。
  重力で板を押している力は考えずに、
板がおもりを押す力の反作用を3Nとしたほうがいいかもしれません。

 ⑥おもりがばねを押す力1N
 ⑦ ⑥のおもりがばねを押す力の反作用で1N 1Nでおもりはばねに押し返されます。
 ⑧ばねが天井を1Nで押します。
 ⑨ ⑧のばねが天井を押す力の反作用1N
ばねは天井に押し返されます。

つりあいをみてみます。

 板についてみると、
 ③のおもりの重力が板を押す下向きの力2N
 ④板がおもりを押す上向きの力3N
 ⑤ ④の板がおもりを押す下向きの力の反作用1N
  でつりあっています。

 おもりについてみると、
下向きの重力2N、
板がおもりを押す上向きの力3N
おもりがばねを押す力の反作用(下向き)1N
でつりあっています。

ばねは
おもりがばねを押す上向き力1Nと
天井による反作用下向き1N でつりあっています。

天井は
ばねが天井を押す力1Nと
その反作用1Nでつりあっています。

これでどうでしょうか。
間違いがありましたら、だれかご指摘ください。

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固体の水 気体の水
 日本語で「水」といえば 冷たい液体の物質です。

 その温度が高くなれば お湯になります。

 日常の日本語では お湯と水はきちんと区別します。

 その中間は、ぬるま湯、ぬるいお湯ですね。 30度から35度ぐらいでしょうか。

 人によっても違うと思います。

 飲むときには 40度ぐらいでもぬるま湯かもしれませんが、 お風呂に入る時の40度は熱いお湯です。

 このように 日本人にとっては水といえば、冷たくて 液体の物質です。

 温度が高くなると もう水ではなくなります。

 しかし、 英語には、 hot water[ホットワーター]という言葉がありますね。熱い水ということで、お湯のことです。

 日本人にとっては、「熱い水」というだけで 矛盾した言葉です。「小さな巨人」というようなものです。

 さて、 化学では、さらに 日常語とは かけ離れた使い方をします。

 「固体の水」「気体の水」という用語を化学では、使います。

 日常では、水が固体になると 「氷」です。 氷と水は日常では完全に区別します。

 固体になったらもう水とは言いません。

 そして、「気体の水」というのも まずありえないことです。

 水は気体になると水蒸気というまったく別のものになる、と考えられます。

 このように 日常語と化学用語の「水」が違うものですから、 生徒の中にはとまどう子がいます。

 だから、機会があれば説明した方がいいでしょう。

 化学では、H₂Oが 水です。 氷でも H₂O、液体の水も もちろんH₂O。
 そして水蒸気になっても H₂Oです。

 このような日常語との違いにとまどい、 化学につまずいてしまう生徒もいるので教えるときには注意が必要です。
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