中学受験の理科 ばね~これだけ習得しておけば基本は完ペキ!

本番までの限られた時間を、もっと効率よく使いましょう! 以下の記事を、ご覧ください。
中学受験の理科【偏差値アップの勉強法】合格のカギは4つだけ!

                          

2019/08/02

 

「ばねの長さ」=「自然長」+「のび」

試験問題が「長さ」を質問しているのか、「のび」を質問しているのか注意しましょう。

 

「のび」は「加わる力」に正比例。10gの力で1cmのびるばねは、20gで2cm、30gで3cmのびます。ばねに「加わる力」さえ分かれば、「のび」は分かるわけです。

「長さ」を質問しているのであれば、「のび」に「自然長」を加える必要があります。

 

力学計算の中では単純なテーマので、ケアレスミスには用心してください。  

 

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中学受験の理科【偏差値アップの勉強法】合格のカギは4つだけ!

ばねに加わる力:その1

 

20gではありません。両側を同じ力で引きあうから、ばねはじっとしているのです。

この図では、両側に逆方向の力が10gずつ加えられています。つまり、ばねに加わる力は10gです。

 

ばねに加わる力:その2

 

図1の場合、Bには力が加わっていません。Aには10gの力が加わっています。

 

ばねを直列につないだ図2では、AとBにそれぞれ何gの力が加わるでしょうか。Bに10g加わる事は分かりやすいと思います。

Aを考える時は、図3のようにも置き換えられますから、Aにも10gの力が加わっていると分かります。

 

図4は、Aに15g、Bに5g加わっていることを理解してください。

 

ばねを半分に切ると?

 

10gの力で1cmのびるばね(自然長10cm)を、半分に切ります。

切ったばね(長さ5cm)に10gの力を加えると、何cmのびるのでしょうか?

 

0.5cmです。 図5のように考えましょう。

10gの力で1cmのびるのですから、半分のばね(長さ5cm)がそれぞれ10gの力で半分(0.5cm)ずつのびている事になります。  

 

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ばねが2つある場合の視点(その1)

ばねA は10gで1cmのびて、ばねB は10gで2cmのびるとします。2つのばねを比べる時、視点は2つです。

 

(視点その1)同じ力が加えられると、「のび」の比率は「A対B=1対2」

この考え方は直列つなぎで使います。

 

 

上の図2を見てください。AとBには同じ力が加わっていますから、「のび」の比率は「A対B=1対2」です。

例えば図2で、全体の「のび」が9cmになる時の「おもりの重さ」を質問されたとしましょう。

「のび」の比率から考えると、Aの「のび」が3cmでBの「のび」が6cmだと分かります。よって「おもりの重さ」は、30gとなります。

 

下図6は、どちらもばねAです。30gのおもりが中央にあるので、それぞれに15gずつ。どちらも1.5cmのびます。

 

 

ばねが2つある場合の視点(その2)

(視点その2)一方、Aは20gで2cm、Bは10gで2cmのびます。同じ「のび」だと、力の比率は「A対B=2対1」。

この考え方は、並列つなぎで使います。

 

図7は棒が水平ですから、ばねAとBは同じ「のび」です。

同じ「のび」の時に力の比率は「A対B=2対1」だから、おもりの位置は左端から「1対2」となります。

 

その時Aに20g・Bに10gかかり、A・Bともに2cmのびて棒は水平になります。

「てこ」の考え方との組み合わせなので、よく考えてみてください。

 

本番までの限られた時間を、もっと効率よく!
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