物理
高校生
解決済み

物理基礎の運動の法則の範囲の問題についてです。
1枚目が問題で、2枚目が解答で、3枚目が自分の間違った考えです。

写真の問2のことで、解答の言っていることはわかるのですが、
3枚目の写真のように物体Aだけで考えて、上に2mg、下にmgなので合わせて上向きにF=mgの力がかかっている。なので運動方程式よりmg=m×aとしたのですが、何で間違ってしまったのかいまいちピンときません。
この考え方のどこが間違っているのかおしえてくれたらとても助かります。

よろしくお願いします🙇‍♀️🙇‍♀️🙇‍♀️

-24-30 17. 滑車につるした3物体の運動 5分 なめらかに回転する軽い滑車 に,軽くて伸びないひもを使って,同じ質量をもつ3個の物体を取りつ けた。重力加速度の大きさを」とする。 問1 図1のように,3個の物体A,B,Cを静止させた。物体の質量 はいずれもりである。このとき,物体Aを鉛直下向きに引くひもの 張力の大きさ Tとして正しいものを,下の①~⑦のうちから1つ選 べ。 ①//m mg ②1/12mg 3 1/2 mg ④mg ⑤ 1mg ⑥ mg ⑦3mg 3 3 2 問2 次に、図2のように, 物体Aの下部のひもを静かにはなして物 体を運動させた。 物体Aの加速度の大きさとして正しいものを,下 の①~⑦のうちから1つ選べ。 ① ⑤ 4 3 ②/1/12 32 g B A 図 1 A 2 ③ ④g 3 力を B 3g おくと [2018 本試〕 図2
17 問1 ④ 問2 ① 問1 AB間のひもの張力の大きさをSとし, 物体B とCを一体とみなすと, 力のつりあいの式は滑車 の左側と右側とでそれぞれ以下のようになる。 左側: S-2mg=0 右側 S-mg-T=0 よって T=mg@ 問2 物体Aの加速度の大 きさをaとして, 物体 A および物体BCBとCを 一体とみなす) の運動方程 式を立てると A: ma=S-mg BC: 2ma=2mg-S 辺々足して S S A BC B mg 3ma=mg 2mg よって g
2mg mg Tmg mg = mxa ga

回答

✨ ベストアンサー ✨

解答のBCの運動方程式にもある「S」は張力になりますよね。
この張力は、動いていないならつり合いの関係で、S=2mgでもいいのですが、今回の問題はどちらのおもりもぴっぱられて加速しています。このときには、相手方の重力以外の力も働くのです。
動いている時とつりあっている時では式が違いますので、ご理解いただけますでしょうか。

ゆうな

忙しい中、回答ありがとうございます😭
早く回答していただいたのに確認するのが遅れてすみません🙏🙏
根本的な間違いは、動いている時もつり合っている時のように考えていたことですね(._.)

追加の質問になるのですが、
(相手方の重力以外の力)とは張力のことですか?

私の勉強不足なのですが、張力はB Cに引っ張られておこるのですか?なぜ動いていたら、張力を考えなければならないのですか?張力はなぜおこるのですか?今までなんとなく解答をみてしまっていて、張力をどういうふうに捉えたらいいかよくわかりません。

曖昧な質問ですが答えていただけたら嬉しいです🙇‍♀️🙇‍♀️🙇‍♀️

きらうる

そもそも運動方程式というのは、
「物体に力を加えると、加速度が生じる」
ことが根本にあります。
空中にある物体は、重力によって落ちますよね。
これは、重力という下向きの力が物体に加わったことで、下向きに加速をしていくわけです。このとき、空気抵抗があれば、上向きの力がはたらくため、加速が鈍ることがあります。この時のおもりにはたらく運動方程式は、
ma=重力-空気抵抗の力
という式になるのです。

今回の問題や運動方程式は、物体Aと物体BCは別々に考える必要があります。
物体Aにはたらく力は、
"糸がAを引く力=S" と "地球がAを引く力=mg"の2つだけです。
Sとmgの力を比較した場合、S>mgとなるので、Aは上方向に持ち上げられるわけです。この時の加速度をaとすると、
ma=S-mg という式が出来上がります。

>(相手方の重力以外の力)とは張力のことですか?
そうなのですが、誤解のないように説明しておきますと、
BCの方が動かない、もしくは等速で移動していると仮定すると、「つりあい」という状態になります。このとき、物体BCは動いてはいるものの加速をしていません。だから、運動方程式をつくるときの加速度は0になり、BCにはたらく力はひもがBCを引く力Sと、重力2mgなので、
m×0=2mg-S
という式が出来上がります。m×0=0なので、
0=2mg-S → S=2mg
という式に変形ができます。
しかし、今回のように両側の物体の重さが違うときには、どちらかに引っ張られますよね。このときはつり合いにならず、
ma=2mg-S という式でないと成り立たないわけです。だから、S≠2mgなのです。

>張力はBCに引っ張られておこるのですか?
こちらもそうなのですが、張力と重力は別々の力として考える必要があります。
上で述べたように、S≠2mgなのですから。

>なぜ動いていたら、張力を考えなければならないのですか?
>張力はなぜおこるのですか?
動いていなくても、張力は考える必要があります。理由は上記で書きました。
あまり難しく考えなくても良いかと思います。引っ張ったり引っ張られたりしたら張力がはたらく、張力と重力は別々に考える、ようにしてみてはどうでしょうか。

長くなってしまいましたが、いかがでしょうか。

ゆうな

返信遅くなり、すみません🙇‍♀️

重力と張力が頭の中でこんがらがってたのが、式をみて納得がいきました🥹🥹🥹
他の問題もやってみて考え方を身につけます💪🏻💪🏻

曖昧な質問にもこんなに丁寧に返してくださって、本当にありがとうございました😭

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