問 題
図のように、滑らかな水平面上に、質量 1.0 kg の小物体 A と質量 2.0 kg の小物体 B が糸で結ばれた状態で静止している。いま、B に大きさ 9.0 N の外力を水平右向きに加え続けたところ、A と B は一定で等しい加速度で右方向に動いた。このとき、A と B を結んでいる糸の張力の大きさ T はおよそいくらか。
1．2.0 N
2．3.0 N
3．4.0 N
4．5.0 N
5．6.0 N
正解 (2)
解 説
複数の物体 → 一つずつ物体に注目する が定石です。本問では、物体 A のみ、物体 B のみにそれぞれ注目して考えます。また、運動方程式：F = ma がそれぞれの物体について成り立ちます。以下、等しい加速度を a とおきます。
【物体 A に注目】
物体 A は右方向に動いているため、横方向の力に注目します。張力 T で右向きに引かれています。F = ma より T = 1.0 × a・・・（１） と表せます。
【物体 B に注目】
物体 A と同様に、横方向の力に注目します。右向きに 9.0 N、左向きに T で引かれています。F = ma より (9.0 – T) = 2.0 × a・・・（２） と表せます。
【a 及び T を求める】
式（１）、（２）を連立して解きます。（１）を（２）に代入すれば 9.0 – a = 2.0 × a なので、a = 3.0 です。（１）に代入すれば、T = 3.0 N とわかります。
以上より、正解は 2 です。
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