Question

あかね

(5)の解説をお願いします🙇‍♀️
答えは0.4Nです。

5|カと圧力,電流と磁界,運動の規則性,エネルギー|
ばねとコイルと棒磁石を用いた実験を行った。各問いに
答えなさい。ただし, 100gの物体にはたらく重力の大き
さを1Nとし、コイルにつなぐ導線やコイルをつるす糸の
質量はないものとする。また, コイルにつなぐ導線はコイ
ルの運動に影響を与えず,コイリンは棒磁石より上で運動す
るものとする。
[実験1] ばねにおもりをつる
して、ばねに加える力の大きさ
とばねの長さを調べ,図1のグ
ラフに表した。
[実験2]
0 図2のように木製の支柱
に[実験1]のばねをつるし,
ばねにコイルを糸でつるし
た。ばねは4cmのびて静止
した。コイルの中心の真下に、
質量30gの棒磁石をN極を
上にして置いた。
2 あとの図3のように検流
計をコイルにつなぎ, コイル
を手で引き下げて静止させ
た。手をはなすとコイルは上
昇し,検流計の針が+にふれ
図1
[em]。
0
0.5
力の大きさ[N]
図2
ばね
コイル
棒磁石。
木製の支柱
図3
た。コイルは上昇した後に
a下降し、その後上昇し, 上下
に動き続けた。
3 検流計のかわりに手回し
発電機をつないで回すと, コ
イルは上昇した。手回し発電
機を回し続けると,コイル
はbDより1cm上の位置で
静止していた。
検流計
t加そる力
ばねの長さ 迎

(5) 下線部bのとき, 棒磁石が支柱から受ける垂直抗力の
大きさは何Nか, 求めなさい。ただし,答えは小数第1
位まで表しなさい。
(3点)
下領部hのとキ
手 同
を 命 を

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

怪盗オメガ

図3の時のバネの伸びは分かりますか。

あかね

4-1＝3cmの位置ですよね？

怪盗オメガ

そうですよね。
これはどういうことが起こっているか分かりますか。

あかね

コイルの中の下向きの磁界と棒磁石のN極が反発しあっている、ということでしょうか？

怪盗オメガ

そうです。
磁力の反発によりコイルが持ち上がっています。

1cm持ち上がったということは、磁力により何N働いたと言えますか？

あかね

0.1N…？

怪盗オメガ

そうですね。グラフからそう読み取れると思います。

次に垂直抗力について考えます。
棒磁石は30gです。この棒磁石だけの垂直抗力は何Nになりますか。

あかね

0.3Nでしょうか？

怪盗オメガ

そうですね。

しかし棒磁石には重さ以外にも力がかかっています。

コイルは棒磁石との反発で1cm持ち上がっています。ということはその反作用で棒磁石も力を受けています。作用と反作用は同じ大きさの力で向きが逆になっています。
コイルを持ち上げた力は0.1Nでしたよね。

あとは分かりますか。

あかね

なるほど！棒磁石が反作用でコイルから受けた0.1Nと、棒磁石だけの垂直抗力を足して0.1N+0.3N＝0.4Nになるのですね🤔

怪盗オメガ

そうなります。

あかね

とても分かりやすかったです。ありがとうございました✨