高卒認定試験 物理基礎 H28-2 大問2 問2 解説+解答

解説:

ばねの公式:
[math] F = kx [/math]
力:[math] F[N] [/math]:ばねを引く/押す力
ばね定数:[math] k [/math]
ばねの伸び:[math] x[m] [/math]

ばね定数が200[N/m]であるということは、このばねを1[m]伸ばすのに200[N]の力が必要であることを表している。

このばねを2本並列につなぐと、ばねを伸ばすのに必要な力は2倍になる。したがって、ばね定数が400[N/m]とみることが出来る。

おもりの質量が4.0[kg]であるとき、重力がおもりを鉛直方向下向きに引っ張る力は、
[math] 4.0[kg] \times 9.8[m/s^2] [/math]
[math] = 39.2[N] [/math]
となる。

ばねの伸びは、ばねの公式から、
[math] F =kx [/math]
[math] 39.2[N] = 400[N/m] \times x[m] [/math]
[math] x = \frac{39.2[N]}{400[N/m]} [/math]
[math] x = 0.098[m] [/math]
[math] x = 9.8[cm] [/math]

以上。