中学の物理です

質問

１００Ｎの重りを滑車を3つ使って1／４の力で持ち上げるにはどうしたらよいですか？どなたかわかるかた教えてください

回答No.1

noname#212313 · ベストアンサー

動滑車というものを使うとできます。なお重りが100Nかどうかは、どうでもよい問題になっています。1/4の力だけが鍵です。以下、文字で図を描いてみますが、ずれたらすみません。

[天井]
―――――――
｜
｜↑
｜｜
　○
　｜
［重り］

「｜」は滑車に通すロープ、○は滑車だと思ってください。天上にロープを固定し、重りを吊るした滑車にロープを通して、ロープを真上に引きます。

　重りを1m引き上げるには、ロープをその2倍の2m引っ張らねばなりません。その代り、力は半分（1/2）で済みます。てこのような働きになります。これが動滑車の特徴です。

　さらに半分の力にできればいいわけです。動滑車をもう一つ使えれば、1/2×1/2＝1/4の力でできます。しかし、このままでは動滑車をもう一つ使うことはできません。そこで、定滑車というものを使います。以下で●は定滑車で天井から吊るされていると思ってください（それだと動かないから定滑車と呼ばれている）。

[天井]
―――――――
｜　●
｜｜｜
｜｜｜
　○ ↓
　｜
［重り］

　このままでは力は1/2のままです。引っ張り上げるのを引っ張り下げるのに変えただけだからです。しかし、一つ目の動滑車と同じようにできそうです。二つ目の定滑車は◎で書いてみます。

[天井]
―――――――
｜　●
｜｜｜↑
｜｜｜｜
　○ 　◎
　｜
［重り］

　これは失敗します。二つ目の定滑車◎は重りがぶら下げられていないために自由に動けてしまうので、ロープに重りによる張力があるため、◎はロープを動かさなくてもどんどん上に行ってしまいます（重りは下がってしまう）。

　そこで、二つ目の動滑車◎にも重りが吊られるようにします。

[天井]
―――――――
｜　●
｜｜｜↑
｜｜｜｜
　○ 　◎
　｜　｜
　［重り］

　これは成功します。○と◎はきちんと重りの力が均等にかかり、ロープを引いたときに○も◎も同じだけ上がるからです。力は半分のさらに半分、つまり1/2×1/2＝1/4の力で重りを引き上げられます。ただし、ロープを引く長さは重りの上がる距離の4倍が必要になります。

P.S.

　設問には滑車3個という条件がありました。それは動滑車2個で1/4

お礼

とてもご丁寧なご説明ありがとうございました。非常によくわかりました。感謝いたします

回答No.2

noname#212313

#1です。途中で間違って投稿してしまったようです。P.S.以降を少しだけ続けます。

P.S.

　設問には滑車3個という条件がありました。それは動滑車2個で1/4の力にできるけれど、定滑車を1個使わないと、動滑車で重りを引っ張り上げるようにはできないよ、ということです。

お礼

こちらもご回答ありがとうございました。助かりました。感謝いたします。