5 ゆうひさんは台車の運動について調べる実験を行った。 あとの(1)~(4)の問いに答えなさい。た だし,台車にはたらく摩擦や空気の抵抗は考えないものとし、テープは台車の運動に影響を与えな いものとする。また,台車にとりつけたテープが通る軌道は,台車が通った軌道に一致するものと する。 《実験≫ 台車の運動 【方法】 おうとつ 図1のように,凹凸の無い斜面をもつ台を水平 面上に固定し,1秒間に50回打点する記録タイ マーを斜面上に固定する。 記録タイマーに通した テープを台車にとりつけて,台車を斜面上に静止 させ,記録タイマーから台車までの間で, テープ がゆるんでいない状態にする。 テープ 図 1 記録タイマー 台車 凹凸の 無い斜面 水平面 記録タイマーのスイッチを入れ,台車から静かに手をはなし, 台車の運動をテープに記録す る。運動を記録したテープのうち、他の打点と重なっていない打点を一つ選んで打点aとし, 打点aから5打点ずつの間隔でテープを切る。 切ったテープを, 運動の順番に並べて,長さを はかってまとめる。 【結果】 手をはなしてから, 台車は斜面上でしだいに速さを増加させ る運動を行い,続いて水平面上では等速直線運動を行った。 運動の順番→ 20.0 17.5 打点aが記録されてから, 0.6秒後までの運動について, 切っ たテープの長さは図2のようになった。 ただし、図2では,打 点a以外の打点は省略してある。 テープ テ 15.0 12.5 の 10.0 7.5 [cm] 5.0 【考察】 0 図2 打点a 図2で,打点a が記録されてから0.3秒後までの記録では,と なり合うテープの長さの差が等しい。 このことから,打点aが 記録されてから0.3秒後までの間, 台車は斜面上で,一定の割合で速さを増加させる運動を行っ たと考えられる。 図2で, 打点a が記録されてから0.3秒後以降は、テープの長さが20.0cm で一定である。 こ のことから,打点aが記録されてから0.3秒後以降は,台車は等速直線運動を行ったと考えら れる。

(3) 実験で, 打点aが記録されてから0.1秒後までの間, 台車の平均の速さは何cm/s か, 求めなさい。 75cm/s (4)実験で,打点aが記録されてからの時間と,台車の速さの関係を表したグラフとして最も適切 なものを,次のア~エの中から一つ選んで,その記号を書きなさい。 ア 台車の速さ 200 100 台車の速さ 200 100 [cm/s] [cm/s) 0 0 0.3 0.6 0 0.3 0.6 打点 a が記録されてからの時間 [s] 打点aが記録されてからの時間 〔 s 〕 ウ 台車の速さ 200 100 H 台車の速さ 200 100 [cm/s) [cm/s) 0.3 0.6 0 0.3 0.6 打点aが記録されてからの時間 〔s〕 打点が記録されてからの時間 [〔s] - 12 - IBJ理3-3A