Question

わかな

なぜ、Fのむきがわかるんですか？
kx<mgだからとありますが、なぜですか？？？

(]

N

 
 
 
 

所識Kまエレベーターの天井に軽いばねを固定し, 員太つら
た状態でエレベーターを運動させたところ。ばねの伸びが 0.042m にな
り, エレベーター内から見て物体が静止していたとする。 ばねのばね定
。テ|数を20N/m 重力加速度の大きさを 9.8m/s2 とする。           っ
を    (1) エレベーター内の人から見たときに, 物体が受けでいる,

償性力の大きさ 7[N] と向きを求めよ。         9
(2) エレベーターの加速度の大きさ 4[m/s2] と

慣性力

Answer 1

やさいのようせい

最初、エレベーターが静止しているときの小球とバネの状態を考えます。

小球は最初、mg=kx'で釣り合っていて
この時のx'は、9.8×0.10=20x'より、
慣性力がない状態でのバネの長さはx'=0.049[m]です。

エレベーターが動いて慣性力が働いた時、バネの長さが0.042[m]、つまりバネの伸びが縮まるということは
もし慣性力Fが下向きに働いてしまえば、バネはもっと伸びるはずなので、慣性力はmgと反対の向き、上向きに働くということが分かると思います！

やさいのようせい

式だけで表すと、
下向きを正として
mg+F=kx
F=kx-mgから、
結果が負であれば、上向き
正であれば下向きにFが働いていると分かるので、下向き正という条件をつけていれば、式の符号から向きを求めることもできます！

わかな

なるほど！！！
ありがとうございます😂

Answer 2

オデ

エレベーター内において物体が静止しているとき
(そもそも物体が静止する状態とは力が加わっていない、もしくは釣り合っている状態)
であるから、力が釣り合うためにはバネが物体に加えている力と同じ向きに慣性力が働かなければならないからです。