大学入学共通テスト（理科） 過去問
令和7年度（2025年度）本試験
問5 (物理基礎（第2問） 問1)

「滑車と二つのおもりを用いて重力加速度の大きさgを測定する」という探究課題について、次の文章を読み、後の問いに答えよ。ただし、滑車はなめらかに回り、糸と滑車の質量および空気抵抗の影響を無視する。また、糸は伸び縮みせず、たるまないものとする。

図1のように、gより小さい大きさの加速度でおもりが運動する装置を考えよう。定滑車に糸をかけ、糸の両端に質量M，M′の二つのおもりをつけて静かにはなす。M≦M′のとき、二つのおもりの加速度の大きさaは、重力加速度の大きさgを用いて
a＝｛（M′−M）／（M＋M′）｝g
と表される。この式から、aが測定できればgの値を求めることができるだろう。

ここで、M＝M′とM＜M′の二つの場合を考えよう。

まずM＝M′のとき、二つのおもりに大きさv0の初速度を与え、鉛直方向に等速直線運動をさせる。このとき、糸の張力の大きさSを表す式として正しいものを、次の選択肢のうちから一つ選べ。