qO5S1

図1のように、なめらかな水平面上に箱A、B、Cが接触して置かれている。箱Aを水平右向きの力で押し続けたところ、箱A、B、Cは離れることなく、右向きに一定の加速度で運動を続けた。このとき、箱Aから箱Bにはたらく力を \(f_1\) 、箱Cから箱Bにはたらく力を \(f_2\) とする。力 \(f_1\) と \(f_2\) の大きさの関係についての説明として最も適当なものを、後の①～④のうちから一つ選べ。ただし、図中の矢印は力の向きのみを表している。

図 1

① \(f_1\) の大きさは、\(f_2\) の大きさよりも小さい。
② \(f_1\) の大きさは、\(f_2\) の大きさよりも大きい。
③ \(f_1\) と \(f_2\) の大きさは等しい。
④ \(f_1\) の大きさは、最初は \(f_2\) の大きさよりも小さいが、しだいに大きくなり \(f_2\) の大きさと等しくなる。

#共テ23本試物理基礎

問題文中に「一定の加速度で運動を続けた」とありますから、3つの箱は静止しているわけでもなく、等速で運動しているわけでもありません。加速しています。加速しているということは『接する物体』項で説明したとおり、各種の力はつり合っているわけではありません。同じ大きさではありません。作用反作用の力ははたらいていますが、箱Aを押した力と \(f_1\) と \(f_2\) の3つは同じ大きさではありません。『接する物体』項で説明したように3つの力は右にいくほど目減りしています。小さくなっています。

答えは ② です。

　

実際の力の大きさの様子は以下のような感じになります。

作用反作用の力を全て描くとこんな感じで、

3つの箱全体にはたらく力、

箱Aにはたらく力、

箱Bにはたらく力、

箱Cにはたらく力、

はこんな感じになります。