物理が苦手な文子
左上の電荷にはたらく力がつり合うのね。
物理が得意な秀樹
「点電荷にはたらく静電気力」ってどう表せるか知ってる？
物理が苦手な文子
なんとなく覚えてる。万有引力の式と同じような感じだったと思うけど。ということは、確か
物理が苦手な文子
だったかな。
物理が得意な秀樹
正解！「クーロンの法則」っていう式だね。詳しくは「クーロンの法則」を読んでみてね。
物理が苦手な文子
その式は覚えていたんだけど、その式をどう使えばいいのかがいつも分からないの。
物理が得意な秀樹
まずは力の矢印を描こう！正方形の一辺を
としよう。電気量
の点電荷にはたらく静電気力がつり合ってるんだから、にはたらく力の矢印を描くんだ。
としよう。電気量の点電荷にはたらく静電気力がつり合ってるんだから、にはたらく力の矢印を描くんだ。
物理が苦手な文子
そう言われても、良くわからないのよ。
物理が得意な秀樹
力って、必ず「及ぼす」側と「及ぼされる」側があるのね。今はにはたらく力を描きたいんだから、が「及ぼされる」側ね。「及ぼす」側は、右の
と下のと右下の
の３つがあるでしょ。
にはたらく力を描きたいんだから、が「及ぼされる」側ね。「及ぼす」側は、右のと下のと右下のの３つがあるでしょ。
物理が苦手な文子
それ以外には、何も無いもんね。
物理が得意な秀樹
大切なのは、３つある「及ぼす」側を１つずつ考えることだよ。
物理が苦手な文子
どれから考えるの？
物理が得意な秀樹
右下のは電気の正負もわからないし、そもそもの電気量を表したいんだから、最後に考えよう。なので、右のか、下のからだね。これは、どっちでもいいよ。どっちにする？
は電気の正負もわからないし、そもそもの電気量を表したいんだから、最後に考えよう。なので、右のか、下のからだね。これは、どっちでもいいよ。どっちにする？
物理が苦手な文子
じゃあ、右にしようかな。
物理が得意な秀樹
問題文にはもも電気量は正だと書いてあるので、同じ符号の場合は斥力がはたらくんだよね。
もも電気量は正だと書いてあるので、同じ符号の場合は斥力がはたらくんだよね。
物理が苦手な文子
それは知ってる。
物理が得意な秀樹
じゃあ、右のがに及ぼす力の向きはどっち？
がに及ぼす力の向きはどっち？
物理が苦手な文子
斥力って、反発するってことだから、左向きね。
物理が得意な秀樹
そうだね。で、大きさは「クーロンの法則」の通りね。
物理が苦手な文子
下のからは上向きね。
からは上向きね。
物理が得意な秀樹
そうだね。大きさも同じだね。
物理が苦手な文子
右下のの電荷は正か負かわからないので、力の矢印が描けないよ。
の電荷は正か負かわからないので、力の矢印が描けないよ。
物理が得意な秀樹
そうだね。だけど、もう一つ力を加えた３つの力でつり合うんだよ。とりあえず、今描いてある２つの力の合力はどうなる？
物理が苦手な文子
平行四辺形を描くんだけど、この場合２つの力は垂直で力の大きさが同じなので、左上方向になるよね。
物理が得意な秀樹
そうだね。青い２つの矢印で作られた正方形の対角線だから、力の大きさは
倍だね。この緑の力と、が及ぼす力がつり合うので、の電荷は正か負かわかる？
倍だね。この緑の力と、が及ぼす力がつり合うので、の電荷は正か負かわかる？
物理が苦手な文子
右下方向に力がはたらけば良いんだよね。ということは引力になればいいんだから、は負ね。
は負ね。
物理が得意な秀樹
その通り！一辺の正方形の対角線は
なので、がに及ぼす力はどうなるかな？
の正方形の対角線はなので、がに及ぼす力はどうなるかな？
物理が苦手な文子
えっと、「クーロンの法則」に入れればいいんだから、こうなるかな。
物理が得意な秀樹
正解だ！というわけで、あとは緑色の矢印と、赤い矢印の大きさが等しい、という式を立てて、計算してみよう。
物理が苦手な文子
できた！④ね。
物理が得意な秀樹
慌てちゃダメ！さっき、は負って言ったばかりじゃない？
は負って言ったばかりじゃない？
物理が苦手な文子
そうだった。ということは、答えは⑧ね。
