中学理科「力・仕事」定滑車と動滑車の比較�@

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◆問題

６ｋｇの物体を２ｍ引き上げます。
Ａさんは天井に固定された定滑車１つを使って、この物体を引き上げます。
Ｂさんは動滑車を１つ使って、この物体を引き上げます。
１００ｇの物体にはたらく重力を１Ｎとし、摩擦や空気の抵抗、ひもや滑車の質量は無視できるものとして、次の問いに答えよ。

(1) 物体を引き上げるために必要な力はそれぞれ何Ｎか？

(2) 物体を２ｍ引き上げるために引いたひもの長さはそれぞれ何ｍか？


この記事では(1), (2)を解説します。


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◆解答解説

まず、物体の質量は６ｋｇだから、６×１０＝６０Ｎの重力がはたらきます。
この重力以上の力で上にひっぱれば、物体は持ち上がります。

定滑車だけを使っている場合は、ひも１本で物体を支えているので、物体を引き上げるために必要な力は、何も道具を使わない場合と同じです。
つまり、Ａさんは６０Ｎの力で引く必要があります。

動滑車を１つ使っている場合は、滑車をひも２本で支えているので、物体を引き上げるために必要な力は、半分になります。
つまり、Ｂさんは３０Ｎの力で引けば、物体が持ち上がります。

というわけで、(1)　Ａさん・・・６０Ｎ，Ｂさん・・・３０Ｎ


続いて(2)です。

定滑車１つを使っているならば、ひもを引いた分だけ物体が上がります。

動滑車１つを使っているならば、２本分のひもを引く必要があるので、２ｍ上げるためにはその２倍の４ｍ引くことなります。

つまり、(2) Ａさん・・・２ｍ，Ｂさん・・・４ｍ


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