ニュートンの法則の例題

ニュートンの法則の例20選

ニュートンの第一法則

1. 物体に作用する合力がゼロの場合、…

（１）物体は加速しない

（２）物体は常に静止している

（３）物体の速度の変化はゼロである

（４）物体が一定の速度で直線上を移動することは不可能である

真実は…

A. (1)、(2)および(3)

B. （1）と（3）のみ

C. （１）と（３）のみ

D. (4)のみ

E. (1)、(2)、(3)および(4)

討論

正解は：

（１）物体は加速しない

合力によって物体は加速する。合力がゼロであれば、物体は加速しない。

（２）物体は常に静止している

ニュートンの第一法則によれば、物体に作用する合力がゼロであれば、 静止している物体は静止し続ける そして、一定の速度で移動している物体（等速直線運動）は、一定の速度で移動し続ける。

（３）物体の速度の変化はゼロである

速度の変化＝加速度。物体の速度の変化がゼロであれば、物体の加速度もゼロになります。加速度がゼロであれば、物体に作用する合力もゼロになります。

正解はAです。

エレベーター内の物

2. 静止状態のエレベーター内では、サンディの体重は500Nです。重力加速度は10m/s²です。^-2 エレベーターが加速すると、ロープの張力は750Nになります。したがって、エレベーターの加速度は…

A. 5,0 ms^-2

B. 7,5 ms^-2

C. 10,0 ms^-2

D. 12,5 ms^-2

E. 15,0 ms^-2

討論

以下のことが知られています。

コードの重量 (w) = 500 ニュートン = 500 kg ms^-2 （静かなエレベーター）

重力加速度 (g) = 10 m/s²^-2

パスワードの質量 (m) = 500 / 10 = 50 kg

ロープ張力（T）＝750N（エレベーター加速時）

エレベーターの質量は無視する。

質問: エレベーターの加速

ジャワブ：

エレベーターは静止しており、加速度はゼロ（a = 0）です。上向きの力は正、下向きの力は負です。

ΣF = ma

T – w = 0

T = w

T = 500ニュートン

エレベーターが下方へ加速すると、ロープにかかる張力は500ニュートン未満になる。一方、エレベーターが上方へ加速すると、ロープにかかる張力は500ニュートンを超える。

ロープの張力が750Nになると、エレベーターは上方向に加速する。エレベーターの動きと同じ方向の力は正、反対方向の力は負とする。

T – w = ma

750 – 500 = 50 a

250 = 50 a

a = 250/50

a = 5,0 ms^-2

正解はAです。

3. 質量60kgの人が、3m/s²の加速度で下降しているエレベーターに乗っている。^-2地球上の重力加速度が 10 m/s の場合^-2すると、エレベーターの床が人に及ぼす垂直抗力の大きさは…

A. 180 N

B. 200 N

C. 340 N

D. 420 N

E. 600 N

討論

以下のことが知られています。

質量（m）= 60 kg

人およびエレベーターの加速度 (a) = 3 m/s²²

重力加速度 (g) = 10 m/s²²

重力 (w) = mg = (60)(10) = 600 ニュートン

質問: 垂直抗力（N）

ジャワブ：

エレベーターに乗っている人には、重力（w）とエレベーターの床が人に及ぼす垂直抗力（N）という2つの力が作用します。重力、垂直抗力、エレベーターの加速度という3つのベクトル量があり、重力は下向き、垂直抗力は上向き、エレベーターの加速度は下向きです。下向きのベクトル量は正の符号、上向きのベクトル量は負の符号を持つように設定されます。

ΣF = ma

w – N = (60)(3)

600 – N = 180

N = 600 – 180

N = 420ニュートン

正解はDです。

4. 質量40kgのレザは、上昇中のエレベーターに乗っています。エレベーターの床がレザの足に及ぼす力が520Nで、重力加速度が10m/s²である場合、^-2すると、エレベーターの加速度は…

A. 1,0 ms^-2

B. 1,5 ms^-2

C. 2,0 ms^-2

D. 2,5 ms^-2

E. 3,0 ms^-2

討論

以下のことが知られています。

質量（m）= 40 kg

垂直抗力（N）= 520 N

重力加速度 (g) = 10 m/s²²

重力 (w) = mg = (40)(10) = 400 N

質問: エレベーターの加速

ジャワブ：

ΣF = ma

400 – 520 = (40)(a)

-120 = (40)(a)

a = -120/40

a = -3 m/s²

エレベーターの加速度は3m/s²です。²マイナスの符号は、エレベーターが上昇していることを意味します。

正解はEです。

5. 質量60kgの人が、3m/sの加速度で下降しているエレベーターに乗っている。^-2エレベーターの床に、人の足はどれくらいの圧力をかけているのでしょうか？

討論

以下のことが知られています。

人の質量（m）＝60kg

人の体重 (w) = mg = (60 kg)(10 m/s²) = 600 kg m/s² = 600ニュートン

エレベーターの加速度 (a) = 3 m/s²²、 下。

質問: エレベーターの床に、人の足はどれくらいの圧力をかけているのでしょうか？

ジャワブ：

エレベーターは3m/s²の加速度(a)で下降する。². エレベーターの動きと同じ方向の力は正、エレベーターの動きと反対方向の力は負とする。

w – N = ma

N = w – ma

N = 600 – (60)(3)

N = 600 – 180

N = 420ニュートン

これは、エレベーターの床が人に及ぼす垂直抗力です。人はエレベーター内で静止しているため、垂直抗力の大きさは人の見かけの体重に等しくなります。見かけの体重は、人の足が床に及ぼす圧力に等しくなります。

滑車ロープ荷重システム

6. 図に示すように、質量がそれぞれ6kgと2kgの2つの物体AとBが、滑車を介してロープで結び付けられている。 ロープと滑車の摩擦を無視し、g = 10 m/s² とすると^-2すると、ロープの張力は…

A. 20 N

B. 24 N

C. 27 N

D. 30 N

E. 50 N

討論

以下のことが知られています。

m_A = 6 kg、m_B = 2 kg、g = 10 m/s²

w_A = m_A g = (6 kg)(10 m/s²) = 60 kg m/s²

w_B = m_B g = (2 kg)(10 m/s²) = 20 kg m/s²

質問：ロープの張力（T）はいくらですか？

ジャワブ：

w_A > w_B したがって、システムは反時計回りに動きます（m_A 下へ移動、m_B 上へ移動する）。

ペルセパタン

ΣF = ma

w_A -w_B = (m_A +m_B）へ

60 – 20 = (6 + 2) a

40 = (8) a

a = 40 / 8 = 5 m/s²

ロープの張力 

m_A 下へ移動

w_A - T_A = m_A a

60 – T_A = (6)(5)

60 – T_A = 30

T_A = 60 - 30

T₂ = 30ニュートン

m_B 上に移動する

T_B -w_B = m_B a

T_B – 20 = (2)(5)

T_B - 20 = 10

T_B = 10 + 20

T₁ = 30ニュートン

弦の張力（T）＝30ニュートン。

正解はDです。

7. 横の図を見てください！ロープと滑車の間の摩擦は無視します。質量 A = 5 kg、g = 10 m/s² の場合。^-2 そしてAは2,5m/sの加速度で下向きに移動する。^-2それでは、Bの質量はどれくらいですか？

A. 0,5 kg

B. 1kg

C. 1,5 kg

D. 2 kg

E. 3kg

討論

以下のことが知られています。

質量A（m）_A) = 5kg

重力加速度 (g) = 10 m/s²²

加速度Aまたはシステム加速度(a) = 2,5 m/s²²

重量A（w_A) = (m_A)(g) = (5)(10) = 50ニュートン

質問: Bの質量はどれくらいですか(m_B）？

ジャワブ：

ブロックAは、Aの重さ（w）のために下に動きます。_A）はBの重量（w）よりも大きい。_B).

ニュートンの第二法則を適用する：

ΣF = ma

w_A -w_B = (m_A +m_B）へ

50 – (m_B)(10) = (5 + m_B（）2,5）

50 - 10_B = 12,5 + 2,5 m_B

50 – 12,5 = 2,5 m_B + 10メートル_B

37,5 = 12,5 メートル_B

m_B = 3 kg

正解はEです。

8. 図に示すように、質量が2kgと3kgの2つの物体がロープで結ばれ、質量を無視できる滑車に取り付けられている。

重力加速度の大きさが 10 m/s の場合^-2システムが受ける弦の張力は…です。

A. 20 N

B. 24 N

C. 27 N

D. 30 N

E. 50 N

討論

以下のことが知られています。

m₁ = 2 kg、m₂ = 3 kg、g = 10 m/s²

w₁ = (m₁)(g) = (2 kg)(10 m/s²) = 20 kg m/s² または20ニュートン

w₂ = (m₂)(g) = (3 kg)(10 m/s²) = 30 kg m/s² または30ニュートン

質問：ロープの張力（T）はいくらですか？

ジャワブ：

w₂ > w₁ したがって、システムは時計回りに動きます（m₂ 下へ移動、m₁ 上へ移動する）。

ペルセパタン

ΣF = ma

w₂ -w₁ = (m₁ +m₂）へ

30 – 20 = (2 + 3 ) a

10 = (5) a

a = 10 / 5 = 2 m/s².

ロープの張力 

m₂ 下へ移動

w₂ - T₂ = m₂ a

30 – T₂ = (3)(2)

30 – T₂ = 6

T₂ = 30 - 6

T₂ = 24ニュートン

m₁ 上に移動する

T₁ -w₁ = m₁ a

T₁ – 20 = (2)(2)

T₁ - 20 = 4

T₁ = 20 + 4

T₁ = 24ニュートン

弦の張力（T）＝24ニュートン。

正解はBです。

9. 図に示すように、2つのブロックは滑らかな滑車で接続されており、滑車の質量は無視できるものとする。質量 A = m_A質量 B = m_B ブロックBは加速度aで落下する。重力加速度をgとすると、ブロックBにかかるロープの張力の大きさは…

A. T = m_B.a

B. T = m_A (a～g)

C. T = m_A (g – a)

D. T = m_B (a～g)

E. T = m_B (g – a)

討論

平面は滑らかなため、ブロックAの動きを妨げる摩擦力は存在しない。ブロック系を動かす力は、ブロックBの重力である。

システムの加速度を計算してください。

ロープの張力（T）を計算してください。

例えば、物体Aの動きを考えてみましょう。Aは右に移動します。

m を置き換える_A PADA 式１ m と共に_A PADA 式１.

正解はEです。

10. 質量 10 kg のブロックを粗い床の上に置き、水平方向の力 F で引っ張る。静止摩擦係数が μ の場合_s = 0,5、動摩擦係数μ_k = 0,3。ブロックがまさに動き出す直前の摩擦力の大きさを求めなさい。(g = 10 m/s²)²)
討論
引っ張る力の大きさと静止摩擦力の最大値が等しい場合に、ブロックはちょうど動きます。静止摩擦は、物体が引っ張られているもののまだ動いていないときに物体に作用し（物体の動きを妨げます）、物体がまさに動き出そうとしているとき（まだ動いていないが、動き出そうとしているとき）に最大値をとります。逆に、動摩擦は、物体がすでに動いているときに物体に作用し（物体の動きを妨げます）。
以下のことが知られています。
質問: 最大静止摩擦力 (f_s）？
ジャワブ：
物体が図のように平面上にある場合、垂直抗力の大きさは物体の重さに等しくなります。
垂直抗力（N）＝重力（w）＝100ニュートン
最大静止摩擦力の計算式：
動摩擦係数は計算には使用されません。

11. 2つのブロックが水平方向の力 F = 20 N で引っ張られる軽いロープで接続されている（図を参照）。g = 10 m/s² の場合^-2 ブロックと表面間の動摩擦係数が0,1である場合、ブロックの加速度の大きさを求めなさい。
討論
以下のことが知られています。
質問：ブロックの加速度（a）は？
ジャワブ：
12. 質量2kgのブロックAと質量4kgのブロックBが図のように配置されている。床の摩擦係数がブロックBの摩擦係数の3倍である場合、ブロックAは5m/sの加速度で移動する。^-2したがって、ブロックAと床の間の摩擦力とブロックAとBの間の摩擦力の比は… g = 10 m/s²²
討論
以下のことが知られています。
質問:
ブロックAと床の摩擦力の比較（f_{s A}ブロックAとBの摩擦力（f）_{s B}）？
ジャワブ：

13. 横の図を見てください! 各ブロックの質量は m です。₁ = 2 kg および m₂ = 3 kg であり、滑車の質量は無視します。平面の表面が滑らかで、g = 10 m/s² の場合^-2すると、システムの加速度は…
A. 0,5 ms^-2
B. 2,0 ms^-2
C. 2,5 ms^-2
D. 4,0 ms^-2
E. 6,0 ms^-2
討論
以下のことが知られています。
m₁ = 2 kg、m₂ = 3 kg、g = 10 m/s^-2
w₂ = m₂ g = (3)(10) = 30 kg m/s² または30ニュートン
質問：システム(a)の加速は？
ジャワブ：
14. 図に示すように、質量mの物体が滑らかな滑車を通るロープで接続されています。₁ = 2 kg、m₂ = 3 kg、g = 10 m/s^-2すると、ロープの張力Tの大きさは…
A. 10,2 N
B. 13,3 N
C. 15,5 N
D. 18,3 N
E. 24,0 N
討論
以下のことが知られています。
m₁ = 2 kg、m₂ = 3 kg、g = 10 m/s^-2
w₁ = (2)(10) = 20ニュートン
w₂ = (3)(10) = 30ニュートン
質問：ロープにかかる張力（T）の大きさはどれくらいですか？
ジャワブ：
w₂ = 30ニュートンはwより大きい₁ = 20ニュートンなのでm₂ 下へ移動、m₁ 昇進する。
ニュートンの第二法則の公式：
ロープの張力は？
システムの移動方向またはシステムの加速方向に応じて、重力の方向は₂ 下向き、mにかかるロープの張力の方向₂ トップへ：
w₂ - T₂ = m₂ a
30 – T₂ = (3)(2)
30 – T₂ = 6
T₂ = 30 - 6
T₂ = 24ニュートン
重力の方向 m₁ 下向き、mにかかるロープの張力の方向₁ トップへ：
T₁ -w₁ = (m₁）（a）
T₁ – 20 = (2)(2)
T₁ - 20 = 4
T₁ = 4 + 20
T₁ = 24ニュートン
ロープの張力（T）＝T₁ = T₂ = 24ニュートン。

15. 図に示すように、質量がそれぞれ 4 kg の 2 つのブロックがロープと滑車で接続されています。表面と滑車は滑らかです。ブロック B を水平方向に 50 N の力で引っ張ると、ブロックの加速度は… (g = 10 m/s²)²)
A. 1,25 m/s²
B. 7,5 m/s²
C. 10 m/s²
D. 12,5 m/s²
E. 15 m/s²
討論
以下のことが知られています。
m_A = 4 kg、m_B = 4 kg、g = 10 m/s²
w_A = (m_A)(g) = 4)(10) = 40ニュートン
F = 50ニュートン
質問：システムアクセラレーション？
ジャワブ：
ニュートンの第二法則の公式：
両ブロックの加速度は1,25 m/s²です。²2つのブロックの移動方向＝引張力Fの方向。

16. 横の図を見てください! 各ブロックの質量は m です。₁ = 6 kg および m₂ = 4 kg であり、滑車の質量は無視します。平面の表面が滑らかで、g = 10 m/s² の場合^-2、マカ パーセパタン システムは…

A. 0,5 ms^-2
B. 2,0 ms^-2
C. 2,5 ms^-2
D. 4,0 ms^-2
E. 5,0 ms^-2

討論
以下のことが知られています。
m₁ = 6 kg、m₂ = 4 kg、g = 10 m/s²
w₁ = m₁ g = (6 kg)(10 m/s²) = 60 kg m/s² または60ニュートン
w₂ = m₂ g = (4 kg)(10 m/s²) = 40 kg m/s² または40ニュートン
質問：システム(a)の加速は？
ジャワブ：

m₁摩擦のない滑らかで平らな表面上にあるため、システムは 重力 ブロック2。
適用する ニュートンの第二法則 :
∑F = ma
w₂ = (m₁ +m₂）へ
40 N = (6 kg + 4 kg) a
40 N = (10 kg) a
a = 40N / 10kg
a = 4 m / s²
正解はDです。

17. 図に示すように、質量がそれぞれ 2 kg の 2 つのブロックがロープと滑車で接続されています。表面と滑車は滑らかです。ブロック B を水平方向に 40 N の力で引っ張ると、ブロックの加速度は… (g = 10 m/s²)²)

A. 5 m/s²
B. 7,5 m/s²
C. 10 m/s²
D. 12,5 m/s²
E. 15 m/s²

議論 ：
以下のことが知られています。
m_A = m_B = 2 kg、g = 10 m/s²F = 40 N
w_A = mg = (2)(10) = 20 N
質問：ブロックの加速度（a）は？
ジャワブ：
ブロックの表面は滑らかであるため、ブロックの動きに影響を与える力は 力F そしてブロックAの重量。
ニュートンの第二法則を適用する：
∑F = ma
F – w_A = (m_A +m_B）へ
40 – 20 = (2 + 2) a
20 = (4) a
a = 20/4
a = 5 m / s²
正解はAです。

斜面

18. 質量2kgのブロックが、傾斜角30°の滑らかな斜面上にある。^oブロックが一定の加速度で動くようにするため。g = 10 m/s² の場合^-2すると、ブロックを動かす力の大きさは…
A. 5 N
B. 6 N
C. 7 N
D. 8 N
E. 10 N
討論
以下のことが知られています。
m = 2 kg、g = 10 m/s²、θ = 30^o
w = mg = (2)(10) = 20 kg m/s² = 20N
質問：ブロックを動かす力は何ですか？
ジャワブ：

ブロックを動かす力はwです_x.
w_x = w sin teta
w_x = (20 N)(sin 30^o)
w_x = (20 N)(0,5)
w_x = 10N。
ブロックを動かす力は10ニュートンです。
正解はEです。

19. 2つのブロックが水平方向の力 F = 24 N で引っ張られる軽いロープで接続されている。g = 10 m/s²^-2 床面は滑りやすい。ニュートンの第二法則を用いて各物体のブロックの加速度の大きさを求めると…
討論
以下のことが知られています。
m₁ = 2 kg、m₂ = 4 kg、F = 24 N
質問：ブロック(a)の加速度はどれくらいですか？
ジャワブ：
ブロックの加速度の大きさは4 m/s²です。².

20. エレベーターが停止しているとき、サンディの体重は500Nです。重力加速度は10m/s²です。^-2エレベーターが加速すると、ロープの張力は750Nになります。したがって、エレベーターの加速度は…
A. 5,0 ms^-2
B. 7,5 ms^-2
C. 10,0 ms^-2
D. 12,5 ms^-2
E. 15,0 ms^-2
討論
以下のことが知られています。
w = 500 N、g = 10 m/s²²T = 750 N
質問：エレベーターの加速度（a）は？
ジャワブ：
パスワード集計:
w = mg
500 = m (10)
m = 500 / 10
メートル = 50 キロ
エレベーターの質量は不明であるため、エレベーターとその内容物の合計質量はコードの質量に等しい。
ニュートンの第一法則によれば、エレベーターが静止している場合、合力は0になります。
リフトが静止しているときのロープの張力（T）は500Nです。
エレベーターが加速すると、ロープの張力（T）は750Nになるか、250N増加します。

エレベーターの加速度は5m/s²です。² そして、加速度の方向＝エレベーターの動きの方向は上向きです。

質問元:

高校・職業高校向け全国統一試験物理問題