【質問】中学(理科):定滑車と動滑車はどんなところが違うのですか?

〔質問〕
定滑車と動滑車はどんなところが違うのですか?
定滑車はその場から動かず、動滑車は一緒に動くことはわかります。
〔回答〕
物体を真上に持ち上げるとき、そのまま持ち上げる場合と比べると、
【定滑車】
力の向きは変えられるが、「引く力の大きさ」「引く距離」は変えられない
【動滑車】
力の向きを変え、「引く力の大きさ」は1/2倍になり、「引く距離」は2倍になる
〔詳細〕
物体を真上に持ち上げるとき、
(ア)そのまま上向きに持ち上げる
(イ)定滑車を使って持ち上げる
(ウ)動滑車を使って持ち上げる
と3通りの持ち上げ方を考えます。

(ア)そのまま上向きに持ち上げる
2kgの物体を1m持ち上げると、
〔必要な仕事〕= 20・1 = 20J の仕事が必要。

(イ)定滑車を使って持ち上げる
定滑車は、力の向きは変えられるが、
「引く力の大きさ」「引く距離」は変えられないので、
(ア)と同じ物体を 1 m 持ち上げる場合は、
下向きに20Nの力で、1m引く必要があるため、
〔必要な仕事〕= 20・1 = 20J の仕事が必要。

(ウ)【動滑車】を使って持ち上げる
動滑車は、力の向きを変え、
「引く力の大きさ」は1/2倍になり、「引く距離」は2倍になるので、
(ア)と同じ物体を1m持ち上げる場合は、
下向きに10Nの力で、2m引く必要があるため、
〔必要な仕事〕= 10・2 = 20J の仕事が必要。

 

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