中学理科「力・仕事」定滑車と動滑車の比較�A

中学理科「力・仕事」定滑車と動滑車の比較�A

◆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？

(3) 物体にした仕事はそれぞれ何Ｊか？

(4) 次の文の空欄を埋めよ。
動滑車を使って仕事をしたときは、動滑車を使わないときと比べて仕事の大きさは[　]、加える力が[　]。


この記事では(3), (4)を解説します。


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◆解答解説

(3)
物体の質量は６ｋｇだから、６×１０＝６０Ｎの重力がはたらきます。
Ａさんは定滑車のみを使っているので、力は重力と同じで、ひもは２ｍ引きます。
つまり、Ａさんの仕事は

６０×２＝１２０Ｊ

となります。

Ｂさんは動滑車１つを使っているので、力は半分、距離は２倍になります。
つまり、Ｂさんの仕事は

３０×４＝１２０Ｊ

となります。

どちらでも仕事は同じですね！


今(3)で求めたように、仕事はどちらでも同じです。
動滑車を使うと力は半分ですね。
だから、

(4) 次の文の空欄を埋めよ。
動滑車を使って仕事をしたときは、動滑車を使わないときと比べて仕事の大きさは[変わらず]、加える力が[半分になる]。

などの解答になります。


(1)，(2)に戻る


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