力の矢印を描く
物理が苦手な文子
求めたいのは
ね。どうすればいいの？
ね。どうすればいいの？
物理が得意な秀樹
角度を求めると言っても，角度を求めるような公式はないよね。こういうときは，とりあえずおもりにはたらく力の矢印を描くんだ。
物理が苦手な文子
おもりにはたらいているのは，重力と糸の張力ね。
物理が得意な秀樹
通常はこの２力で考えるけど，この問題では「電車内で見ると，〜静止していた。」とあるね。
物理が苦手な文子
電車は「一定の加速度で減速」しているから，加速している人から見るときには「慣性力」考えるのね。
物理が得意な秀樹
そのとおり！「慣性力」は観察者の加速度と逆向きで大きさ
の力だね。今は図にある通り，加速度は左向きなので，慣性力は右向きだね。
の力だね。今は図にある通り，加速度は左向きなので，慣性力は右向きだね。
物理が苦手な文子
この３力がつり合って，おもりが静止して見えているのね。ということは，力のつり合いの式を立てればいいわね。じゃあ，糸の張力を鉛直方向と水平方向に分解するわね。
力のつり合いを合力で考える
物理が得意な秀樹
もちろんそれでもいいんだけど，力を分解するんじゃなくて，合力が０になるという方向で考える方法もあるんだ。重力と慣性力の合力が，張力とつり合っているという感じだね。
物理が苦手な文子
それからどうするの？
物理が得意な秀樹
重力と慣性力の関係をを使って表せないかな。
を使って表せないかな。
物理が苦手な文子
なるほど，こういうこと？
物理が得意な秀樹
そういうことだ。答えは③だ。
力の向きと初速度の向きが重要
物理が苦手な文子
電車の進行方向は右で，減速中なのよね。イメージができそうで，できないわ。
物理が得意な秀樹
イメージするというよりは，しっかりと考えたほうが良いね。大切なのは「電車内で観測」するということだよ。
物理が苦手な文子
ということは，問１と同様に慣性力を考えるのね。鉛直下向きに重力と，水平方向右向きに慣性力を受けているから，答えは④かな？
物理が得意な秀樹
そう思うかもしれないけど，手を放したあとどのように動くかは，初速度が大切なんだ。ボールにはたらく力は，落下中は常に重力と慣性力の２力で，大きさも向きも変わらないよね。常に同じ力がはたらいているときは，物体はどう動くかな？
物理が苦手な文子
力の向きに動くわ。
物理が得意な秀樹
初速度が0のときは，力の向きに動くね。もしも初速度があれば，初速度の向きに動くんだ。力の向きも大きさも一定のとき，力の向きと初速度の向きが違うと，物体は放物運動をするんだ。水平投射や斜方投射を考えれば分かるね。
物理が苦手な文子
なるほど。
物理が得意な秀樹
この問題の場合は，「静かに放す」とあるから初速度０だね。このときは力の向きにまっすぐ動くんだ。等加速度でね。
物理が苦手な文子
そういうことなのね。
物理が得意な秀樹
ちなみに電車の中から見た物体にはたらく力は，重力と慣性力の合力で，このちからのことを「みかけの重力」と呼ぶことがあるね。いずれにしても，答えは⑤だ。
