てこを図に示す。
A を支点とした棒の B 点から 60 kg 重の錘を糸で垂らした。
棒を水平に支えるために C 点にかかる力 F(N)はどれか。
ただし、 1 N を 100 g 重とし、棒と糸の質量は無視できるものとする。
正答4
解説
正解は4です。
支点Aのまわりの力のモーメント(力×支点からの距離)のつり合いで解きます。
錘の重さはB点にかかり、AからBまでの距離は3 cmです。
力FはC点にかかり、AからCまでの距離はA-B間とB-C間を足した長さになります。
どちらの力も棒に対して垂直(鉛直方向)にかかります。
【計算】
AからCまでの距離は、3 cm+15 cm=18 cm です。
モーメントのつり合いの式は、60 kg重 × 3 cm = F × 18 cm です。
F = 60 × 3 ÷ 18 = 10 kg重 となります。
10 kg重 は 10,000 g重 です。
1 N = 100 g重 なので、10,000 ÷ 100 = 100 N となります。
【選択肢別解説】
1:× 60 N は 6 kg重 に当たり、モーメントが釣り合いません。
2:× 80 N は 8 kg重 で、Cまでの距離を18 cmとして計算した値と合いません。
3:× 90 N は 9 kg重 で、計算結果と一致しません。
4:○ 上の計算のとおり、F は 10 kg重 = 100 N です。
5:× 120 N は 12 kg重 で、AからCまでの距離を15 cmとして誤って計算した値です。
【ポイント】
てこの問題は、支点からの距離を正しく読むことが最大の注意点です。
本問の「B-C 距離」をそのままAからの距離と取り違えないようにします。