中学理科「仕事・仕事率」動滑車を使って物体を持ち上げる場合�@

中学理科「仕事・仕事率」動滑車を使って物体を持ち上げる場合�@

◆問題

Ａさんは動滑車１つを使って、質量４０ｋｇの物体を２ｍの高さまで引き上げた。動滑車とひもの質量は考えないものとして、次の問いに答えよ。ただし、１００ｇの物体にはたらく重力を１Ｎとする。

(1) 物体にした仕事の大きさは何Ｊか？

(2) 物体を２ｍ引き上げるために、Ａさんはひもを何ｍ引いたか？


この記事では(1), (2)を解説します。


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◆解答解説

基本的に、「仕事＝力×距離」です。

ただし、距離は「力の向きに移動した距離」でなければいけません。
「押しても動かなかった」などの場合は、どんな大きな力だったとしても、仕事はゼロです。

この場合は、滑車を使って物体を引き上げたので、普通に「４０ｋｇ分の力×２ｍ」で大丈夫です。

ここで１つ注意点です。
力は質量とイコールではないので、１００ｇ＝１Ｎの関係から、力を求める必要があります。
１００ｇ＝１Ｎだから、４０ｋｇ＝４００Ｎですね。

というわけで、求める仕事は、

(1) ４００×２＝８００Ｊ


続いて(2)です。

動滑車を１つ使うと、２本のひもで物体を支えることになるので、必要な力は半分になります。
でも、その２本分のひもを引かなければいけないので、ひもを引く距離は２倍になります。

というわけで、物体を２ｍ引き上げるためには、Ａさんはその２倍の４ｍのひもを引く必要があります。

(2) ４ｍ


次の問題→仕事率など


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