GWCB002 問題2
Problem Statement
落下の法則をめぐる思考実験と歴史
問題文
Aさんは、物体の落下の法則とその歴史について調べることにした。次の文章を読み、後に続く選択肢から最も適切な番号をそれぞれ選べ。
「古代ギリシャの 1 は、現在から 2 年以上前に活躍した偉大な 3 である。彼は、物体が落下するとき『 4 ものほど速く落下する』と考えた。この説は長きにわたり信じられていたが、 5 世紀に活躍した 6 は、思考実験によってこの説の矛盾を突いた。
重い物体と軽い物体を紐で 7 とする。もし古い説が正しいならば、落下の遅い 8 が全体の足を引っ張るため、2つを繋いだ物体は 9 で落ちるはずである。 しかし一方で、2つの物体を繋いだことで全体の質量は元の重い物体単体よりも 10 なるため、古い説に従えば、繋いだ物体は 11 はずである。
このように、同じ前提から矛盾する2つの結論が導かれてしまう。したがって、元の説は 12 と判断できる。 実際には、 13 が 14 空間であれば、すべての物体は 15 。」
(1) 1 に当てはまる人物を選べ。
1: アイザック・ニュートン 2: ガリレオ・ガリレイ 3: アリストテレス 4: アルキメデス
(2) 2 に当てはまる、現在の2026年から逆算して最も適切な年数を選べ。
1: 500 2: 1100 3: 1700 4: 2300
(3) 3 に当てはまる、当時の彼の主たる肩書を選べ。
1: 物理学者 2: 哲学者 3: 天文学者 4: 錬金術師
(4) 4 に当てはまる語句を選べ。
1: 重い 2: 軽い 3: 体積の大きい
(5) 5 に当てはまる、ガリレオが活躍した世紀を選べ。
1: 4 2: 12 3: 16 4: 20
(6) 6 に当てはまる人物を選べ。
1: アイザック・ニュートン 2: ガリレオ・ガリレイ 3: ルネ・デカルト 4: コペルニクス
(7) 7 に当て、はまる操作を選べ。
1: 結んだ 2: 衝突させた 3: こすり合わせた
(8) 8 に当てはまる語句を選べ。
1: 重い物体 2: 軽い物体 3: 紐そのもの
(9) 9 に当てはまる落下の様子を選べ。
1: 重い物体単体よりも速い速度 2: 重い物体と軽い物体の中間の速度 3: 軽い物体単体よりも遅い速度
(10) 10 に当てはまる語句を選べ。
1: 重く 2: 軽く 3: 変化しなく
(11) 11 に当てはまる落下の様子を選べ。
1: 最便に遅く落ちなければならない 2: 最も速く落ちなければならない 3: 途中で静止しなければならない
(12) 12 に当てはまる語句を選べ。
1: 完全に正しい 2: 間違っている 3: どちらとも言えない
(13) 13 に当てはまる現象を選べ。
1: 空気抵抗 2: 万有引力 3: 静電気力
(14) 14 に当てはまる語句を選べ。
1: あれば(存在する) 2: なければ(無視できる)
(15) 15 に当てはまる落下の法則を選べ。
1: 重さに関係なく同時に落下する 2: 重さに比例した速度で順次落下する 3: 体積に反比例した速度で落下する
制約
- 各小問 (x) に対する解答の選択肢番号を Ax とする。
- 全ての Ax は、各選択肢に示された正解の自然数(1, 2, 3, 4のいずれか)である。
入力形式
奇数番号の小問の答えの総和を Sodd=A1+A3+A5+A7+A9+A11+A13+A15 とする。 偶数番号の小問の答えの総和を Seven=A2+A4+A6+A8+A10+A12+A14 とする。 このとき、積 Sodd×Seven の値を求め、その自然数を入力せよ。
Solution
解説
各小問の解説
- (1), (2), (3): 古代ギリシャ(紀元前4世紀、現在から約2300年前)の偉大な「哲学者」はアリストテレスです。当時は自然科学全般が哲学の一部として探求されていました。したがって、(1)=3, (2)=4, (3)=2 となります。
- (4): アリストテレスは「重いものほど速く落ちる」という自然観を提示しました。したがって、(4)=1 です。
- (5), (6): 16〜17世紀に活躍し、近代科学の手法を確立したのはガリレオ・ガリレイです。したがって、(5)=3, (6)=2 となります。
- (7)〜(12): ガリレオの有名な思考実験(背理法による反証)のプロセスです。 重い物体と軽い物体を「結んだ」とき、 ・「軽い方が足を引っ張るから中間の速さになる(重い方単体より遅い)」 ・「合体して重くなったのだから、重い方単体より速く落ちる」 という、互いに矛盾する結論が同時に導かれてしまいます。論理的に矛盾が起きるということは、前提である「重いものほど速く落ちる」という説自体が「間違っている」ことの証明になります。 したがって、(7)=1, (8)=2, (9)=2, (10)=1, (11)=2, (12)=2 となります。
- (13)〜(15): 日常で落下の速度に違いが生まれる原因は「空気抵抗」です。もし空気抵抗が「なければ」、すべての物体は「重さに関係なく同時に落下する」ことになります。したがって、(13)=1, (14)=2, (15)=1 となります。
最終入力値の計算
各小問の正解番号をグループ分けして足し合わせます。
奇数番号の和 (Sodd) Sodd=A1+A3+A5+A7+A9+A11+A13+A15 Sodd=3+2+3+1+2+2+1+1=15
偶数番号の和 (Seven) Seven=A2+A4+A6+A8+A10+A12+A14 Seven=4+1+2+2+1+2+2=14
求める値はこれらの積です。 Sodd×Seven=15×14=210
最終入力自然数は 210 です。