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中学3年 理科 物理 円筒に2つの磁石をたがいに反発するように通し、その質量...

iha********さん

2018/5/1721:02:18

中学3年 理科 物理

円筒に2つの磁石をたがいに反発するように通し、その質量を測ると、円筒の質量+2つの磁石の質量になるのはどうしてですか。

{浮いている磁石の質量が測られる理由がわからない}
中学レベルでの詳しい解説をお願いします。
近く、重要な試験を控えているので素早い回答をお願いします。

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ga_********さん

2018/5/1721:18:38

正確に言うと「質量を測る」ではなく「重さを測る」という言い方になるかと。

それぞれの磁石についてはたらく力に着目をすると。

図のように置いた2つの磁石で、上の磁石をA,下の磁石をBとすると

上の磁石Aにはたらく力:重力(下向き)とBから受ける反発する磁力(上向き)
この2つの力がつりあっているので、上の磁石Aは浮いた状態で静止している。

下の磁石Bにはたらく力:重力(下向き)とAから受ける反発する磁力(下向き),床が磁石Bを支える力(上向き)
この3つの力つりあっているので、下の磁石Bは静止している。
すなわち、磁石Bを支える力(上向き)は,磁石Bにはたらく重力の大きさと,Aから受ける反発する磁力の大きさ(ともに下向き)の合力とつりあっている。

磁力において、磁石Aが磁石Bから受ける磁力と,磁石Bが磁石Aから受ける磁力は、作用反作用の関係になるので、この力は「磁石Aにはたらく重力の大きさ」と同じ。

磁石以外の部分の質量を無視できるものとして考えると,
この物体をはかりにのせると、はかりの値は「磁石Bを支える上向きの力」にあたる。すなわち「磁石Bがはかりを押す力(下向き)」の作用反作用の力「磁石Bを支える上向きの力」と同じ大きさである。


これらをまとめると
はかりの値は「磁石Bがはかりを押す力」を示しているならば、
作用反作用の関係から
「磁石Bがはかりを押す力」=「磁石Bを支える上向きの力」
つり合いの関係から
「磁石Bを支える上向きの力」=「磁石Bの重力」+「磁石Bが磁石Aから受ける磁力」
これに作用反作用の法則を適用して
「磁石Bを支える上向きの力」=「磁石Bの重力」+「磁石Aが磁石Bから受ける磁力」
さらにつりあいの関係をあてはめると
「磁石Bを支える上向きの力」=「磁石Bの重力」+「磁石Aの重力」

となり、はかりの示す値は、磁石AとBにはたらく重力の合計になる。

たぶん

ダラダラと書いたので、わかりにくいかも…

正確に言うと「質量を測る」ではなく「重さを測る」という言い方になるかと。...

ベストアンサー以外の回答

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oaz********さん

編集あり2018/5/1721:28:58

①浮いている磁石は下向きに質量(正確には質量×重力加速度、高校で習ってください)、上向きに磁力が働きそれが釣り合っているので宙に浮いて静止しています。
②浮いていない磁石は下向きに質量(正確には...同文)と、もうひとつ浮いている磁石からの磁力で下向きに押されています。これは上の磁石の質量と同じだけの力で押されています。
③円筒は単純に円筒分の質量。


質量計が計測するのは質量計に接触している物質の質量、接触している物質に加えられた力だけです。
①は質量計(はかり?体重計?)に接触していないので重さは感知されません。
②は自重プラス上の磁石の質量分下向きに磁力で押されていますので磁石2個分の質量が計測されます。
③は円筒一個分の質量が計測されます。


なかなかイメージしづらいかもしれませんが高校物理で詳しく力の釣り合いについて勉強します。
興味があれば引き続き勉強してみてください。


と、書いている間に他の方が良い写真と説明をしてくれていますね。
この文も少しでも理解の役に立てればいいと思いますので投稿いたします。

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