■まずは力の矢印を描こう
物理が苦手な文子
3つの物体が重なっているのね。とりあえず,力の矢印を描けばいいの?
物理が得意な秀樹
そうだね。とにかく力の矢印を描くことくらいしかできることはないよね。ただ,この図の中に力の矢印を描いちゃうと,どの矢印が何の力を表しているのか分かりにくくなるので,3つの物体を分けた方が良いかな。
物理が苦手な文子
3つの物体を分けるってどうするの?
物理が得意な秀樹
まずは分かりやすく色分けをしようか。
物理が得意な秀樹
最初に,一番上にあるAだけ抜き出してみるよ。
物理が苦手な文子
このAだけの図に,力の矢印を描くの?
物理が得意な秀樹
そうだね。Aにはたらく力の矢印だけを描くんだ。Aにはどんな力がはたらいている?
物理が苦手な文子
一般に物体にはたらく力は,重力と,くっついているところから受ける力の2つを考えればいいのよね。
物理が得意な秀樹
その通り。描いてみようか。
■それぞれの物体ごとに力の矢印を描く
物理が苦手な文子
Aは質量が
だから,重力の大きさは
ね。AとくっついているのはBだから,Bから受ける力を描けばいいわね。


物理が得意な秀樹
それでいいね。この「AがBから受ける力」は,いつもは「垂直抗力」って言うよね。
物理が苦手な文子
「垂直抗力」じゃないの?
物理が得意な秀樹
確かに「垂直抗力」なんだけど,この問いのように物体が重なっていると,3つの物体がそれぞれ垂直抗力を受けているし,このあと垂直抗力の反作用を考えたりしなきゃならないので,「AがBから受ける力」と書いておいた方が分かりやすいね。
物理が苦手な文子
それじゃあ,次は物体Bにはたらく力ね。
物理が苦手な文子
Bにはたらく重力は
で,BにくっついているのはAとCだから,それぞれ力を受けるのよね。

物理が得意な秀樹
よく上に乗っているAから受ける力を忘れることが多いので,「くっついているもの」をしっかりと確認することが大切だね。最後にCにはたらく力も描いちゃおうか。
物理が苦手な文子
Cにはたらく重力は
,くっついているのはBと床ね。

物理が得意な秀樹
これで,3つの物体それぞれにはたらく力の矢印は全部描いたので,問題文を読み直してみようか。「物体Bに物体Aが及ぼす力」ってどれのことか分かる?
物理が苦手な文子
これって,さっきの図でいうと「BがAから受ける力」のこと?
物理が得意な秀樹
そうだよね。言葉の問題でちょっとややこしいけど,Bが受けている力のことだよね。
物理が苦手な文子
それじゃあ,Bが受けている力の図で,「BがAから受ける力」が
っていうことね。同じように考えると,
は「BがCから受ける力」ね。図に加えてみるわ。


■作用反作用の関係を考えよう
物理が得意な秀樹
それでいいね。そうすると,どこかに作用反作用の関係の力はないかな?
物理が苦手な文子
「BがAから受ける力」の反作用は「AがBから受ける力」ね。つまりAにはたらいている垂直抗力が
なのね。「垂直抗力」じゃなくて「AがBから受ける力」と書いておいたのは,この作用反作用の関係を見つけやすくしたのね。

物理が得意な秀樹
そうだよ。作用反作用の関係と力のつり合いの関係はどちらも「大きさが同じで向きが逆」っていう特徴があるけど,言葉で書いておくと作用反作用の関係は見つけやすいんだ。
物理が苦手な文子
それじゃあ,Aが受ける力の図と,Cが受ける力の図にも描き加えておくわね。
物理が苦手な文子
Cが受ける力の図の中の,「Cが床から受ける力」はどうすればいいの?
物理が得意な秀樹
Cが受ける垂直抗力だから,
としておこうか。あとは3つの物体に対して力のつり合いの式を立てよう。

物理が苦手な文子
それでは,すべて鉛直上向きを正として力のつり合いの式を立てるわね。
物理が得意な秀樹
そうすると,
と
の比も求まるね。


物理が苦手な文子
えっと,
①より,
②より,
よって,
物理が得意な秀樹
合ってるね。答えは⑥だ。