新リ物基 基問67

運動方程式を立てるときは以下の手順で立てると楽になります。

 step1:力を作図

    ⇒まず重力を作図。そのあとで接触力をもれなく作図

 step2:力の大きさを記入

 step3:軸を設定し、軸に対して斜め向きの力は分解

 step4:加速度の正の向きを設定

 step5:記入した力に正負を記入

 step6:物体ごとに立式

 

[参考]講義録 運動方程式

 

これに従って考えてみましょう。

step1はいいですね。もう問題に作図されています。

step2も問題に示されていますので、飛ばします。

 

step3

これはもう少し複雑な問題だと意味が出てきますが、今は明らかに横一直線ですので、横軸だけのことを考えれば十分ですね。

 

step4

ここからです。さて、この図を見る限り、物体はどちらに動くでしょうか。

おそらく右に動くでしょうね。なので、加速度は右向きを正としておきます。

 

step5

右向きを正とすると、図に書き足しが必要になってきます。右向きに作図されている\(7.0N\)はそのまま\(+7.0N\)として読めばいいですが、左向きに作図されている\(4.0N\)は、右向きが正なら、意味としては\(-4.0N\)ということになります。

これを、後で読み落とさないようにするために、あえて図の中にでかでかとマイナスを書いておいて、\(-4.0N\)であることが自分で分かるようにしておきます。

 

step6

さて立式しましょう。物体は一つしかありませんので、式も一つだけです。

\(m\)は問題文から\(1.5kg\)です。\(F\)は右向きの\(+7.0N\)と、左向きの\(-4.0N\)です。

これらを代入します。

 

 \(ma=F\)より

 \(1.5a=7.0-4.0\)

 \(1.5a=3.0\)

 \(a=2.0 [m/s^2]\)

 

となりました。