Question

れん‪

定滑車を使っているのに、なぜ力が2分の1にならなかったり、引く距離が2倍になっていないのでしょうか？

例題
仕事 エネルキギー
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次の問いに答えなさい。
〈神奈川県)
動滑車と定滑車を用いて, 物体を引き上げたと
きの仕事の大きさと仕事率について調べるため
に、次のような実験を行った。
[実験]右の図のように, 一端を天井に固定し
たひもAを、床に置いた物体を取りつけた動滑
車と天井に固定した定滑車にかけ, ひもBをつ
けたばねばかりに取りつけた。 ひもBの一端を
天井
定滑車
ばねばかり
ひもA
ひもB
手でゆっくりと下向きに引くと, 物体は床から
上がり始めた。物体が上がり始めてから, 1秒
間あたりにひもBを引く距離を同じにしなが
ら,3秒間かけて物体を30cm引き上げた。
物体を引き上げているとき, ばねばかりは 2.5Nを示していた。
動滑車 -
物体
床
[実験]で使用した物体の質量は何gか。また,[実験] で物体を引き上げたとき
の仕事率は何Wと考えられるか。物体の質量と仕事率の組み合わせとして最も適
するものを次のア~エから1つ選び, 記号で答えなさい。 ただし, [実験]で使用
したひもは伸び縮みしないものとし,ひも,ばねばかり, 滑車の質量, ひもと滑車
の間の摩擦は考えないものとする。また, 質量 100gの物体にはたらく重力の大
きさを1N とする。
ア物体の質量: 250g
イ 物体の質量: 250g
ラ 物体の質量:500g
仕事率:0.5W
仕事率:4.5W
仕事率:0.5W
エ 物体の質量: 500g
仕事率:4.5W
ウ

解説
答え:ウ
ばねばかりが2.5Nを示したので, 動滑車を支える 2本のひもには, それぞれ 2.5N
の力がはたらく。したがって, 物体にはたらく重力は, 2.5×235 [N] である。
よって, 物体の質量は 500gとなる。また, 物体を引き上げたときの仕事は,
5 [N] ×0.3 [m] 3D1.5 [Jで, この仕事をするのにかかった時間は3秒だから
物体を引き上げたときの仕事率は,
1.5 [J]
3[s]
=0.5 [W] となる。

Answer 1

スクウェア

定滑車は「力の向きを変える」働きがあります。「力の大きさを変える」働きはありません。

「力の向きを変えて、力の大きさは変わらない」のが定滑車の役割です

Answer 2

Rose

定滑車は力が½になったりしません。力が½になるのは動滑車の場合です。動滑車にはひもAの力ともう1本の力両方がかかっています。しかし定滑車には1本にひもにしか力はかかっていません。(ひもを引いた時に)