2025年度　灘中学過去問【理科】大問４解説

問題ＰＤＦ
図１のように、軽い（重さが無視できる）糸の下端かたんに重さ10gのおもりをつなぎ、上端を弁につないで、つり合わせて静止させます。このとき糸は、おもりを10ｇの力で上向きに引き、同時に天井を10ｇの力で下向きに引いています。これを「糸の張力は10ｇである」と表現します。つまり、10ｇの張力をもつ糸は、両端につながる相手をそれぞれ10ｇの力で引いているわけです。
なお、本問では力の単位としてｇ（グラム）を用いることにします。

問１
図２のように糸とおもりをつないでつり合わせたとき、図２の①の部分の張力は10ｇです。
②の部分の張力は何ｇですか。

図３のように定滑車（軸の位置が固定されている滑車のこと）を用いて、１本の糸でおもりと壁をつなぎます。糸は途中で曲がっていますが、滑車のところで糸は自由に動けるので、糸の張力は糸のどの部分でも等しく10ｇになります（③の水平な部分の張力も10gです）。

問２
図４のように２個の定滑車を用いて、１本の糸と２個のおもりをつないでつり合わせたとき、
④の部分の張力は何ｇですか。
（図４～図９はどれも左右対称の配置です）

図５のように２個の定滑車を用いて、２本の糸とおもり３個をつないだところ、図５のような形でつり合うことがわかりました。このことを参考にして以下の問いに答えなさい。図中の記号はすべて30度を表しています。

問３
図６のように２個の定滑車を用いて、３本の糸とおもり４個をつないだところ、図６のような形でつり合いました。両端のおもりの（1個分の）重さＸｇはいくらですか。

問４
図７のように２個の定滑車を用いて、５本の糸とおもり５個をつないだところ、図７のような形でつり合いました。両端のおもりの（１個分の）重さＹｇはいくらですか。

図６の⑤の部分の張力をＡｇと書くことにします。以下の問いに整数か小数で答えなさい。
問５
図７の⑥の部分の張力は、Ａｇの何倍になっていますか。

問６
図８のような形にしてもつり合わせることができます。
図８の⑦の部分の張力はＡｇの何倍になっていますか。

問７
図９のような形にしてもつり合わせることができます。
図９の⑧の部分の張力はＡｇの何倍になっていますか。

＠解説＠
問１：20ｇ

糸①をなくして、20ｇのおもり１個に結合してしまう。
糸②はおもりを20ｇの力で上向きに引き、天井を20ｇの力で下向きに引く。
糸の張力は20ｇ

問２：10ｇ

定滑車は力の向き（糸の向き）を変えるだけで、力の大きさは変わらない（図１＝図３）
図４は静止している→力がつり合っている。
糸は両端の相手をそれぞれ10ｇの力で引っ張るので、一方を壁にした場合と同じ（図３＝図４）
糸④の張力は図１と同様、10ｇ

問３：20ｇ

図５より、俯角ふかく（水平から見下ろす角度）が30°のとき、
左右のおもりと同じ10ｇのおもりでつり合う。
問１のように図６の糸⑤をなくすと、Ｍ字の真ん中に20ｇをつけた状態と同じになる。
Ｘ＝20ｇ

問４：30ｇ

先ほどの図がヒントになる。
図７は図６の状態から図５を足したものである。
図６も図５も力がつり合った状態なので、図７＝図６＋図５に分解できる。
図６の20ｇと図５の10ｇが合わさったものが図７だから、Ｙ＝20＋10＝30ｇ

俯角30°の小さな二等辺三角形を小さくして一点にすると、
30ｇのおもり１個に結合できると考えられる。

問５：１倍

問２から糸④の張力は10ｇで、図５は図４と同様に左右10ｇでつり合っている。左右を20ｇにして考えると、図６の糸⑤の張力は左図と同じ20ｇになる。（Ａ＝20ｇ）

図７を先ほどのように図６＋図５に分解して考えると、糸⑥の張力は20ｇになる。
20÷20＝１倍
（糸⑥の下については、図５は図４に置き換えて張力10ｇ）