動滑車

重い荷物を持ち上げるときに、滑車があると便利です。
では、どのように便利なのでしょうか。

質量48g、すなわち0.48Nの重力がかかる物体を10cm持ち上げることを例にしてみましょう。
2524-1.jpg 2524-2.jpg

ところで、滑車には使われ方によって、定滑車動滑車の2種類あります。今日は動滑車についてみていきましょう。

動滑車

動滑車は、その位置がくことのできる滑車です。
この動滑車を使って、0.48Nの重力がかかる物体を10cm持ち上げてみます。
2524-6.jpg 2524-7.jpg

動滑車の場合、荷物を10cm引き上げたいときには、ばねばかりを倍の20㎝引き上げなくてはなりません。
その理由を下の図を使って説明します。
左は引き上げる前、右は10cm引き上げた後です。左右の図を見比べ、左側にあるけど右側にはないひもの部分が、左図の赤で書かれた部分です。10cmが2本分ありますね。下にある荷物を10cm引き上げるためには、この2本の10cmを上に引っ張って始末しなければならないのです。だから、荷物を10cm引き上げるためには、ばねばかりを倍の20cm引き上げる必要があります

2521-1.jpg

その代わり、一つの荷物を2本のひもで支えているわけですから、力は半分こになります。
2521-2.jpg

だから、0.48Nの半分の0.24Nにな…
2524-8.jpg
りませんね。0.40Nと。あれ…。

            ヾヽ'::::::::::::::::::::::::::'',    / 時 .あ ま ヽ
             ヾゝ:::::::::::::::::::::::::::::{     |  間 .わ だ  |
             ヽ::r----―‐;:::::|    | じ て    |
             ィ:f_、 、_,..,ヽrリ    .|  ゃ る     |
              L|` "'  ' " ´bノ     |  な よ     |
              ',  、,..   ,イ    ヽ い う    /
             _ト, ‐;:-  / トr-、_   \  な   /
       ,  __. ィイ´ |:|: ヽ-- '.: 〃   `i,r-- 、_  ̄ ̄
      〃/ '" !:!  |:| :、 . .: 〃  i // `   ヽヾ
     / /     |:|  ヾ,、`  ´// ヽ !:!     '、`
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  とニとヾ_-‐'  ∨ i l  '     l |< 天  ヾ,-、_: : : .ヽ
 と二ヽ`  ヽ、_::{:! l l         ! |' 夂__ -'_,ド ヽ、_}-、_:ヽ



持ち上がっているものに注目しましょう。定滑車の時とは違い、動滑車も荷物と同じように持ち上がってますね。
そう、荷物にかかる重力だけでなく滑車にかかる重力も考慮しなくてはなりません。

ということで、荷物+滑車にかかる重力をばねばかりで計ってみましょう。
2524-9.jpg 2524-0.jpg
0.80Nです。
さっきの0.40Nはちょうどこの半分ですね。
動滑車では
引き上げる距離は2倍になりますが、加える力は荷物+滑車にかかる重力の半分になるのです。


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