図1に示したように、密閉されている箱の床面に、自然長$l$ [m]、ばね定数$k$ [N/m]の軽いばねの一端を固定し、ばねのもう一方の端に質量$m$ [kg]、体積$V$ [m³]の小球を取りつける。箱の中は、密度$\rho$ [kg/m3]の気体で満たされている。箱全体は静止している。ばねの質量は無視できるものとし、重力加速度は$g$ [m/s²]とする。以下の問1～6に答えなさい。

• 設問 1 ばねの長さが自然長より長くなって、この小球は静止している。
  
  • 問1 ばねからの力と重力以外で、この小球に働く力があるとすれば、どのような力か。選択肢(ア)～(エ)から一つ選び、記号で答えなさい。
    • (ア) 慣性力
    • (イ) 浮 力
    • (ウ) 垂直抗力
    • (エ) どれでもない
  • 問2 問1で選択した力の大きさ$F$ [N]を、与えられた記号で表しなさい。
  • 問3 このときのばねの長さ$l_1$ [m]を与えられた記号で表しなさい。
  • 問4 この小球を鉛直上方に少し動かしてはなすと、振動を始めた。この振動の周期$T$ [s]を与えられた記号で表しなさい。ただし、気体による抵抗は無視できるものとする。
• 設問 2 次に、この箱を図の右方向に$a$ [m/s²]で等加速度運動させた。
  • 問5 小球はある状態で再び箱に対して静止した。どのような状態で静止しているか。選択肢(ア)～(エ)から一つ選び、記号で答えなさい。
    • (ア) 少し左方向に移動している
    • (イ) 設問1と同じ場所で動かない
    • (ウ) 少し右方向に移動している
    • (エ) どれでもない
  • 問6 このときのばねの長さ$l_2$ [m]を与えられた記号で表しなさい。