基本例題8 力のつりあい 軽い糸の一端を天井につけ, 他端に重さ 2.0Nの小球 をつなぐ。 この小球に, ばね定数 10N/mの軽いばねの 一端を取りつけ, 他端を水平方向に静かに引いた。糸が 鉛直方向と 60°の角をなして小球が静止しているとき, ばねの自然の長さからの伸びは何mか。 Top ■ 指針 小球は,重力, ばねの弾性力, 糸の 張力を受けて静止しており,それらはつりあって いる。ばねの弾性力をF〔N〕, 糸の張力をT〔N〕と すると, 小球が受ける力は図のように示される。 力を水平方向と鉛直方向に分解し,各方向におけ る力のつりあいの式を立てる。これからFを求め, フックの法則を利用してばねの伸びを求める。 ■ 解説 水平方向, 鉛直方向のそれぞれの力 のつりあいから, √3 T〔N〕 √√3. -T [N] 30° T 2 $1 -〔N〕 2.0N F〔N〕 31822 →基本問題 62,63,68,69,70,71,7 水平方向 : F- x= 60° √√3 2 鉛直方向: -2.0=0 T 2 = 2.0N 10N/m -T = 0 ... ① ...2 式 ② から, T 4.0Nとなり,これを式①に代入 て F を求めると, F=2.0√3N ばねの伸びを x 〔m〕 とすると, フックの法則 「F=kx」から, F 2.0√3 2.0×1.73 k 10 10 = 100000- = 0.346m 0.35m Point 問題文の「軽い」とは、質量が無視でき ることを意味しており、「軽い糸｣ 「軽いばね｣ のように用いられる。