中学受験の理科 ふりこ~長さ・重さ・高さの問題演習と解説【2】

                          

2021/05/12

 

この演習問題は、かならず「ふりこの基本(⇒ 中学受験の理科 ふりこ~これだけ習得しておけば基本は完ペキ!)」の学習を終えてから取りくんでください。

 

【問題】

「ふりこの長さ:20cm」「おもりの重さ:20g」のふりこを用意します。台の上に球を置いて、「手をはなす高さ:5cm」から手をはなすと、おもりが球にあたって球が30cm飛びました。

「ふりこの長さ」「おもりの重さ」「手をはなす高さ」の条件を(1)~(3)のように変えたとき、それぞれ「① おもりの手をはなしてから球に当たるまでの時間」「② 球が飛ぶ距離」は、最初の状態と比べてどうなりますか?

「ア:長くなる」「イ:短くなる」「ウ:変わらない」の3つから選んで答えましょう。

 

(1) 「ふりこの長さ:20cm」「おもりの重さ:20g」「手をはなす高さ:10cm」

  ① おもりの手をはなしてから球に当たるまでの時間は?

  ② 球が飛ぶ距離は?

 

(2) 「ふりこの長さ:40cm」「おもりの重さ:20g」「手をはなす高さ:5cm」

  ① おもりの手をはなしてから球に当たるまでの時間は?

  ② 球が飛ぶ距離は?

 

(3) 「ふりこの長さ:20cm」「おもりの重さ:10g」「手をはなす高さ:5cm」

  ① おもりの手をはなしてから球に当たるまでの時間は?

  ② 球が飛ぶ距離は?

 

解答と解説

【解答】

(1)
① ウ:変わらない ② ア:長くなる

(2)
① ア:長くなる ② ウ:変わらない

(3)
① ウ:変わらない ② イ:短くなる

 

【解説】

「ふりこの周期」「おもりの速さ」「エネルギー」が変わる条件は、かぎられています。目くらましに注意しましょう。

  • 「ふりこの周期」は、「ふりこの長さ」だけ。
  • 「おもりの速さ」は、「手をはなす高さ」だけ。
  • 「エネルギー」は、「おもりの重さ」と「おもりの速さ(手をはなす高さ)。

 

(1) 「手をはなしてから球に当たるまでの時間」は、「ふりこの周期」の4分の1です。つまり、「ふりこの周期」に変化があるかどうか。この場合は「ふりこの長さ」が変わらないので、「ふりこの周期」も変わりません。

「球が飛ぶ距離」は、「おもりのエネルギー」によって変わります。つまり、「おもりの重さ」と「おもりの速さ(手をはなす高さ)」に変化があるかどうか。この場合「おもりの重さ」は変わりませんが、「手をはなす高さ」が高いので、「球が飛ぶ距離」は長くなります。

 

 

(2) 「ふりこの長さ」が長くなったので、「ふりこの周期」も長くなります。

「おもりの重さ」と「手をはなす高さ」は変わりませんから、「球が飛ぶ距離」も変わりません。

 

 

(3) 「ふりこの長さ」は変わらないので、「ふりこの周期」も変わりません。

「手をはなす高さ」は変わりませんが、「おもりの重さ」は軽くなったので、「球が飛ぶ距離」は短くなります。

 

 

「ふりこの基本」にもどりましょう。
中学受験の理科 ふりこ~これだけ習得しておけば基本は完ペキ!

 

 

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