(1)
まず作図しましょう。
重力\(mg\)、弾性力\(F\)、そして垂直抗力\(N\)が作図されます。
重力の大きさは一瞬で計算できますね。
\(mg=1×9.8=9.8N\)
なので、これを初めから図中に書いてしまいましょう。
弾性力\(F\)は、フックの法則より
\(F=kx\)
ただし、ばねの伸び\(x\)は\([m]\)でなければ値を代入することができませんので、\(5.0cm\)を\(0.050m\)に直しておく必要があります。
\(k=70N/m\)なので、それも代入して、
\(F=70×0.050=3.5[N]\)
あとは力のつり合いの式を立てましょう。
「上向きに引く力の合計＝下向きに引く力の合計」
という式をたててやって、
\(F+N=9.8\)
\(3.5+N=9.8\)
\(N=9.8-3.5\)
\(N=6.3[N]\)
となります。
(2)
さらにばねを引っ張っていき、おもりが床から離れたときのことを考えます。
おもりが床から離れると、もはや垂直抗力は存在しなくなりますので、\(N=0\)です。
よって力のつり合いの式は、
\(F=9.8\)
フックの法則より
\(kx=9.8\)
としてやります。ここで、もう\(x=0.050m\)ではないので、代入しないように気をつけてください。条件が途中で変わっていますよ。
\(70x=9.8\)
\(x=0.14m\)
となりました。
