運動の法則を使った問題

質問

問題：動力車Aが客車Bを引っ張って運動している。
ⅰ）動力車Aが客車Bを引っ張る力をFとする。
ⅱ）同時に客車Bは動力車Aを引っ張り返す（作用反作用の法則から）。その力の大きさはFと同じで向きは反対のfとする。
　　すなわち、F=-f
ⅲ）よって｛動力車A+客車B｝列車は動かない。

このⅰ)、ⅱ）、ⅲ）の誤りをAとBについて運動方程式を作って論ぜよ。

　動力車Aは加速度があるので、ⅱ）がおかしいのかなぁと思うのですが・・・　具体的にどう回答したらよいかヒントだけでも教えてもらえたら嬉しいです。

回答No.4

moby_dick · ベストアンサー

宇宙空間とかでこれだけのことを考えれば、確かに動きません。

しかし、これは現実的な常識的なことを言っているのです。
当然考えられることをわざと隠しているのです。

当然考えられることとは、
動力車Aは駆動車輪を回してレールを後方へ蹴り押します。
その力を－F2とすると、レールはその反作用の力（静止摩擦抗力）F2で駆動車輪の所を前方に押し返します。

よって、
｛動力車A+客車B｝に働く力は、
F（内力）－ｆ（内力）＋F2（外力）
＝＋F2（外力）
よって、
Mα＝F2で｛動力車A+客車B｝は前に動く。

お礼

なるほど・・・　動力車と客車に注目するのではなくて、車輪とレールに視点を置くのですね。　分かりやすい回答ありがとうございます。

回答No.3

endlessriver

ⅰ)、ⅱ）の論理だけで組み立てると摩擦の無い面でAがBを引張ることと同じです。するとすぐくっついて停止します。これは想定の状況と異なりますから他の方が言っているところが違っています。

話は変わってⅰ)、ⅱ）運動方程式を考えてみました。
ＭAα=-F,　ＭBα=F（くっついているからαA=αB=α）。
するとα=0.

回答No.2

eatern27

客車Ｂがない場合に、動力車Ａは何から力を受けて加速すると思いますか？

(加速するという事は何らかの力を受けているはずですよね)

回答No.1

saru_1234

方程式はわかりませんが,

引っ張られて動いてるのですから
F ＞ f ではないでしょうか？

等しいなら静止しているはずです.

私はよく知りませんが「作用反作用の法則」って、
どういう状態を示すのですか？

加速度の有無は設問からはわかりません.
力関係があるとしたら
動力車Aが引っ張る力F,
客車Bが引っ張られて運動を妨げる力ｆ
(車輪の摩擦や空気抵抗)
くらいのものでしょう.

補足

「作用反作用の法則」は、「二つの質点が互いに及ぼし合う力は、両者を結ぶ直線上で作用し、大きさが等しく、向きが反対である」と教科書に定義されてます。　その定義は理解できるのですが・・・