力のつりあい」タグアーカイブ

力のつりあいの問題


2019年洗足学園の問題です。

1のように、太さが一様でない96cmの長さのプラスチック棒を用意しました。
図2のように棒のPの位置をばねはかりで持ち上げるとばねはかりの値は60g、図3のように棒のQの位置をばねはかりで持ち上げるとばねはかりの値は100gを示しました。ただし、棒のPからQはどこをはかっても96cmとします。答えは、小数第1
位以下があるときは四捨五入して整数で求めなさい。

(1) pから16cmの位置をばねはかりで持ち上げると、図2と同じように棒はP側だけが持ち上がりました。このとき、ばねはかりの値は何gを示しますか。
(2) 棒のある位置に糸をつけて、P、Qどちら側にもかたむかず、棒全体を持ち上げるためには、棒のPから何cmの位置に糸をつければよいですか。
(3) 棒は何gですか。
(4) 図4のように(2)の状態から棒のP、Qに40gのおもりをそれぞれつるすと棒がかたむきました。どちら側が下にかたむきますか。P、Qより1つ選び記号で答えなさい。

(5)(4)のかたむきを直す方法をいくつか考えます。
① pにつるしたおもりの位置をずらす場合、何cmずらせばよいですか。
②pにつるしたおもりの重さを変える場合、何gにすればよいですか。
③棒をつるしている糸の位置をずらす場合、P、Qのどちら側に何cmずらせばよいですか。
(6) プラスチックのスプーンを1本の指でバランスをとって支えるためには、図5のどの位置で支えればよいでしょうか。図5よりもっとも適当な位置を選び、記号で答えなさい。ただし、スプーンの厚みはどこも同じとします。

【解説と解答】

(1)Qを支点として長さが16cm短くなります。60×96÷(96-16)=72g
(答え)72g
(2)重心の位置は左から100:60=5:3のところにあるので、96÷(5+3)×5=60cm
(答え)60cm
(3)棒の重さは60+100=160gです。
(答え)160g
(4)重心で支えているので、同じ重さをかければPの方が回転力が大きくなり、傾きます。
(答え)P
(5)
①Qから支点までの距離が36cmですから、60-36=24cm右に動かせあば良いことになりあmす。
(答え)24cm
②回転力は40×36ですからそれを60で割るので24gになります。
(答え)24g
③支点の位置をPから【1】cmとすると、(60-【1】)×160+(96-【1】)×40=【1】×40
9600-【160】+3840-【40】=【40】 【240】=13440 【1】=56cmから60-56=4cm
(答え)P側に4cm
(6)アの左側が大きいのでアで支えないといけません。厚さが同じであればイでも釣りあいません。
(答え)ア


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検流計・ふりこに関する問題

2019年愛光中学の問題です。

次のA・Bの問いに答えなさい。
A.図1のように,かん電池にモーターをつないで回すとき,器具の操作や回路の説明が正しくないものを次の(ア)~(オ)からすべて選び,記号で答えよ。

(ア)検流計の針がきちんとふれるかどうかは,検流計を直接かん電池につないでみればよい。
(イ)かん電池の十極と一極を入れかえると,モーターの回る向きは反対になる。
(ウ)電流は,かん電池の十極から出てモーターを通って一極に流れている。図1では,反時計回りの向きになる。
(エ)検流計の切りかえスイッチは,まず0.5Aの方にし,針のふれが大きいときは5Aの方に切りかえる。
(オ)かん電池1個のときに比べて,かん電池2個を直列につなぐとモーターは速く回り,並列につなぐとモーターは長く回り続ける。

B。ふりこが1往復する時間のことを周期というが,糸の長さが0.50m,1.0m,2.0mの3種類のふりこの周期を測定したところ,それぞれ1.4秒,2.0秒, 2.8秒であった。
 (1)この結果から,糸の長さが0.25mのふりこの周期は何秒になるか。小数第2位を四捨五入して小数第1位まで答えよ。
(2)図2のように,糸の長さが1.0 mのふりこの糸を留めてある支点の真下0.50 mの位置にくぎをさしてふらせると,周期が短くなった。その周期は何秒か。

(3)図2のふりこが10往復する時間を測定している途中で,さしていたくぎがはずれてしまったため,その時間が17.9秒となった。くぎがはずれたのふりこが何往復した後か。くぎがはずれたのは糸がくぎにふれていないときであるとして求めよ。

【解説と解答】
A (ア)電池を直接検流計につなぐと大きな電流が流れる可能性があるので×。(ウ)は時計回り。(エ)切替えはまず大きい方からやらないといけません。
(答え)アウエ
B 
(1)糸の長さが4分の1になると周期は2分の1。したがって1.0mの半分だから1.0秒
(答え)1.0
(2)1.0mの半分と0.5mの半分を加えるので、1.0+0.7=1.7秒
(答え)1.7
(3)1.7秒と2.0秒が合わせて10回で17.9秒になるので、
(17.9-1.7×10)÷(2.0-1.7)=3回から2.0は3回なので釘がはずれたのは7往復した後になります。
(答え)7

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力のつりあいに関する問題

2019年 聖光学院の問題です。

同じはかりを2つ使って,[実験1]~[実験4]をおこないました。図1のように,これらのはかりの皿の上に半球形のゴムを固定して,はかりの目盛りが0gを示すように調整しました。このとき,床からはかりの皿までの高さは20cmでした。あとの(1)~(9)の問いに答えなさい。

[実験1] 図2のように,重さ25gで長さ120cmの直方体の金属棒Aをはかりにのせたところ,水平になって止まっていました。このとき,金属棒がゴムと接している位置は,棒の左端から15cmと右端から15cmでした。

次に,皿の上の金属棒Aの上に,金属棒Aと同じものをぴったりと重ねていきました。1本ずつ金属棒を増やしたとき,皿の上の金属棒の本数と床からはかりの皿までの高さを調べたところ,次の表のようになりました。

(1)1つのはかりだけを使い,そのはかりの皿に10gのおもりをのせると,はかりの皿は何cm下がりますか。

[実験2] 図3のように,2つのはかりの間隔を狭くして,重さ150gで長さ120cmの直方体の金属棒Bをのせたところ,少し傾いて止まっていました。このとき,金属棒がゴムと接している位置は,棒の左端から15cmと右端から30cmでした。

(2) 左のはかりが示す値は何gですか。
(3) 床から右のはかりの皿までの高さは何cmですか。

[実験3] 図4のように,重さ150gで長さ120cmの直方体の金属棒Bをのせ,重さ50gのおもりを軽い糸でつり下げたところ,少し傾いて止まっていました。このとき,金属棒がゴムと接している位置は,棒の左端から15cmと右端から30cmで,おもりをつり下げた位置は,棒の左端から45cmでした。


(4) 右のはかりが示す値は何gですか。
(5) 床から右のはかりの皿までの高さは何cmですか。
(6) 右のはかりだけを左右どちらかに動かして,この金属棒を水平にしました。このとき,右のはかりをどちらへ何cm動かしましたか。

[実験4] 図5のような,重さ150gで長さ60cmの直方体の金属棒Cと,重さ120gで長さ60cmの直方体の金属棒Dを曲がらないようにしっかりとつないで,まっすぐな金属棒Eを作りました。

 図6のように,金属棒Eをのせたところ,少し傾いて止まっていました。このとき,金属棒Eが左のはかりのゴムと接している位置は,棒の左端から30cmでした。

(7) 金属棒Eが右のはかりのゴムと接している位置が樺の右端から30cmのとき,右のはかりが示す値は何gですか。
(8) 床から左のはかりの皿までの高さは何cmですか。
(9) 右のはかりだけを左右どちらかに動かして,金属棒Eを水平にしました。このとき,金属棒Eが右のはかりのゴムと接している位置は,棒の右端から何cmですか。ただし,答えが割り切れない場合は,小数第2位を四捨五入して小数第1位まで答えなさい。

【解説と解答】
(1))表から1本加えるごとに0.5cm下がっていることがわかります。棒の重さは25gですが2つのはかりで均等に支えているので、1つのはかりには12.5gかかっていることがわかります。1つのはかりで10gですから、その5分の4が下がるので0.5×$$\frac{4}{5}$$=0.4cm
(答え)0.4cm
(2)長さ120cmの均等な棒の重心は左から60cmのところになるので、左のはかりから重心までが45cm、右のはかりからは30cmです。したがって45:30=3:2ですから重さは2:3でかかります。150÷(2+3)×2=60g
(答え)60g
(3)右のはかりは90gかかっていますから、10gで0.4cmですから90gで3.6cm。20ー3.6=16.4cm
(答え)16.4cm
(4)おもりは左のはかりから30cm、右のはかりからは45cmの位置にいますから、35:45=2:3ですからおもりの5分の2が右のはかりにかかります。おもりは50gですから、右にかかるのは20g。90+20=110g。
(答え)110g
(5)右のはかりは0.4×11=4.4cm下がるので20-4.4=15.6cm
(答え)15.6cm
(6)右のはかりを動かします。棒の重心は左のはかりから45cmのところにあります。左のおもりの位置を支点にすると150×45+50×30=6750+1500=8250 
2つのおもりには同じ重さがかかるので、(150+50)÷2=100gですから、8250÷100=82.5cm 今は左のはかりから75cmの位置にいますから、右に7.5cmずらせば良いことになります。
(答え)右 7.5cm
(7)金属棒Eは棒の重さを考えず、左端から30cmのところに150g、右端から30cmのところに120gのおもりがかかっていることになります。したがって左のはかりには150g、右のはかりには120gかかっています。
(答え)120g
(8)左のはかりは0.4×15=6cmさがるので20-6=14cm
(答え)14cm
(9)金属棒の重さは270gで、その重心の位置は左のはかりと右のはかりの間を左から120:150=4;5の位置にあるので、60×$$\frac{4}{4+5}$$=$$\frac{80}{3}$$
左のはかりと右のはかりにかかる重さは同じになるので(120+150)÷2=135
270×$$\frac{80}{3}$$÷135=53.33・・・=53.3cm
120-30-53.3=36.7となり右からは36.7cmになります。
(答え)36.7cm


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