中3理科　動滑車の問題です。

理科

中学生

解決済み

3年以上前

中3理科　動滑車の問題です。
（4）はなんとなく分かるのですが、スッキリ分かりません。
（5）のグラフの問題は、なぜ2.0秒まではおもりの高さが0cmなのかわかりません。
よろしくお願いします。
（4）の答えは2cmです。
（5）は問題用紙に記入済みです。

滑車のはたらきについて調べるため, 次の [実験1]から [実験4] までを行った。なお,使用するモーターPは, 全ての実験において同じ速さで糸を巻き取るように調整している。また,定滑車,動滑車, つるまきばねA, 棒及び糸の質量は無視できるほど小さく, 全ての滑車には摩擦力がはたらかないものとする。 2 ×6 [実験1] 0 図1のように, 糸の一端に重さが 6.0Nのおもりを図1 天井取り付け,もうー方の端を定滑車に通して, モーター Pに取り付けた。 2 糸がたるんでいない状態から, モーターPを回転さ -定滑市糸せておもりを20cmの高さまで引き上げた。このとき, モーターPが回転をはじめてからの時間 [s] とおもりの高さ (cm] の関係を調べた。 (図5) 一定滑車モーターP 20cm おもり (実験2] 0 図2のように, 糸の一端を天井に固定し, もう一方図2 の端を,重さが 6.0Nのおもりをつるした動滑車と定天井滑車に通して,モーターPに取り付けた。 2 糸がたるんでいない状態から, モーターPを回転させておもりを20cmの高さまで引き上げた。このとき, モーターPが回転をはじめてからおもりを 20cm の高さに引き上げるまでの時間 [s] を調べた。 -糸動滑車 20cm おもりモーターP

【実験3] 0 図3のように, つるまきばねAの一端を固定して, もう一方の端にさまざまな重さのおもりを取り付けて,おもりの重さ [N] とつるまきばねAの伸びの長さ [cm] の関係を調べた。 (実験4] 0 図4のように, 重さが 6.0NのおもりをつるしたつるまきばねAと2つの動滑車を棒に取り付け,さらに,糸の一端を天井に固定し, もう一方の端を動滑車と定滑車に通して, モーターPに取り付けた。 2 糸がたるんでいない状態から, モーターPを回転させておもりを20㎝㎜の高さまで引き上げて,モーターPが回転をはじめてからの時間 [s] とおもりの高さ [cm] の関係を調べた。ただし,モーターPが回転をはじめるまで, つるまきばねAに伸びや縮みはなかった。図3 図4 天井つるまきばねA ものさし糸糸おもりモーターP つるまきーばねA 「上おもり図5は(実験1], 図6は [実験3] のそれぞれの結果をグラフに表したものである。図5 図6 5.0 20 おもり 4.0 3.0 の高 10 さ [cm) A 2.0 仲 1.0 [cm) 0 1:0) 2.0 3.0 4.0 5.0 0 5.0 10.0 モーターPが回京をはじめてからの時間 [s] おもりの重さ [N] 37 (1) 0(実験1)で, モーターPがおもりを20㎝㎜の高さに引き上げるまでにした仕事は何Jか, 小数第1 位まで求めなさい。の(実験1] で, モーターPがおもりを20cmの高さに引き上げるまでの仕事率は何Wか, 小数第2位まで求めなさい。つるまきばねAの伽び Lu 山山見山山山

(実験2] で,動滑車にはたらくカを矢印で示した図として最も適当なものを, 次のアから工までの中から選んで, そのかな符号を書きなさい。ただし, アからエまでの正方形のマス目の1目盛りの長さは,3Nの力の大きさを表すものとする。また, ●は作用点を表している。ウエア [実験2] の,モーターPが糸を引く力の大きさ, モーターPがおもりにした仕事の大きさ, モーターPの仕事率を,それぞれ [実験1〕と比較した。このことについて説明した次の文中の ( I )から(I)までにあてはまる値の組み合わせとして最も適当なものを, アからクまでの中から選んで,そのかな符号を書きなさい。 (実験2] は(実験1] に比べて, モーターPが糸を引く力の大きさは( I ), モーターPがおもりにした仕事の大きさは ( I ), モーターPが糸を巻き取る速さはどちらの実験も同じなのでモーターPの仕事率は( Ⅲ )である。ア I 0.5倍,I 0.5倍, Ⅲ 0.5倍イ I 0.5倍,I 0.5倍, Ⅲ 1.0倍ウ I 0.5倍,I 1.0倍,I 0.5倍 I 0.5倍,I 1.0倍, Ⅲ 2.0倍エオ I 2.0倍,I 0.5倍,I 0.5倍カ I 2.0倍, Ⅱ 0.5倍, I 1.0倍キ I 2.0倍,II 1.0倍, Ⅲ 0.5倍ク I 2.0倍,I 1.0倍,I 2.0倍おもりが床を離れた後 (4) の (実験4] の図4で, YモーターPが系を引くカの大きさは何Nか。 ② [実験4]の図4で, モーターPが回転をはじめてからおもり床を離れるまでに、つるまきばねA は何 cm のびるか。ス 3 (実験4〕の図4で, モーターPが回転をはじめてからおもりを 20cmの高さに引き上げるまでの時間[s] とおもりの高さ [cm] の関係を表すグラフを, 解答欄の図7に書きなさい。 20 図7 10 [cm) 0 2.0 4.0 6.08.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 22.0 24.0 モーターPが回転をはじめてからの時間「s] bo おもりの高さ回

回答

✨ ベストアンサー ✨

スクウェア

3年以上前

問題文から
「ただし、モーターＰが回転をはじめるまで、つるまきばねＡに伸びや縮みはなかった。」
とあることから、モーターＰが回転をはじめるまではつるまきばねには重りの重さはかかってなかったことを示すことになります。
ここから、モーターＰが動き出して糸をまきあげていきますが、おもりの重さがバネにかかっていく過程ではバネの伸びの分だけおもりは動きません
動かないのですから、おもりの高さは０cmです。
そして、これはバネの伸びがおもりの重さ６N分伸びるところまで続きます。このバネの強さは６Nで２cmの伸びのため
(４)は２cmとなります

モーターＰが１秒で４cm引き上げることが図５から読み取れます
図４の装置ではモーターＰが４cm引き上げるとおもり(側)は１cm引き上がることになるので、バネの伸び２cmを行う場合はモーターＰが８cm引き上げることになります
よって、２秒間はおもりが動かないことになるのです