センター2015物理第１問 問３「単振動・慣性力・最大摩擦力」

この問題自体はそんなに難しくないんだけど、「単振動」、「慣性力」は苦手な人が多いし、摩擦力も絡んでいて嫌な印象を持つのは仕方がないかな。とりあえず、「単振動」と「慣性力」について、リンクしてあるページを見てみてね。

先に「慣性力」から考えるね。簡単に言うと、「加速している人から見ると、その加速度と逆向きにの力がはたらいているように見える」。この力を「慣性力」って言うんだ。

「慣性力」では観測者の加速度が大切だったので、「単振動」の慣性力を考えてみるよ。どんな式で表されるか、覚えているかな。

そうだね。じゃあこの式を見て、加速度の大きさの最大値が分かるかな？

すばらしい！数学は得意なんだね。

それじゃあいよいよ問題で問われている、「慣性力の大きさの最大値」はどうなるかな。

その通り！ということは、選択肢でいうと？

じゃあ、後半の摩擦力の問題を考えよう。まずは台に乗った観測者から見た力の矢印を描いてみよう。

そうだね。だから摩擦力がはたらいているんだ。摩擦力の問題で、「〜を超えたときに〜は滑り始める」と書いてあったら、

当たり！一応この「物体が動き出す直前の摩擦力は次のどれか」のページを読んでみてね。

そうだね。最大摩擦力の式に出てくる係数は「静止摩擦係数」だということを、間違えないでね。

ここまでくれば、だいたい答えはわかったと思うけど、一応、正の向きを決めます。

y方向（鉛直上向き正）について、力の釣り合いを考えると、だね。

その通りだね。なので、答えは⑦になるんだ。