定滑車と動滑車について

 今年度から中途半端に副教材として復活した中学校の理科の分野は、イオン、てこの原理、月の軌道、遺伝子などがありますが、定滑車と動滑車もカムバックしました。
 滑車を上手く使うと、重い物を少ない力(仕事の量は結局一緒)でこなすことができるって話なんですが、一時期消えた分野の中で、滑車だけはテキストから学習がいのページにもほとんど姿を消していて、まあその内テキストにもしっかり載ると思うんですけど、今は塾で教える時ちょっとテキストにないのは不便なんで要点をまとめます。

 まず「定滑車」なんですが、これは天井に滑車が固定されていて、その滑車にロープを取り付けて、そのロープの片方に荷物を吊るし、もう片方のロープを下に引っ張って、荷物を持ち上げるという方法です。
 これは結局荷物の位置エネルギー分、頑張って引っ張らなきゃいけないので、けっこうしんどいです。

 で、「動滑車」というのはロープの片方を天井にくっつけて、ロープの真ん中に滑車をぶらさげて、その“滑車”に荷物を取りつけて、ロープのもう片方を上に引っ張る方法です。
 この場合、引っ張る人と天井が半分ずっこで荷物を持ち上げてくれることになるので、半分の力で仕事ができます。
 でも結局、動滑車の時の二倍ロープを引っ張る必要があるので、最終的にこなす仕事の量は一緒です。

 滑車の数をガンガン増やすと、とんでもなく重いものも(ロープを引っ張る時間はかかりますが)持ち上げることができます。建設現場のクレーンなどは滑車をうまく組み合わせていて、何トンもの荷物を吊り上げています。
 「定滑車×5、動滑車×5」の組み合わせの場合、引っ張る力は10分の1になってくれますが、ワイヤーを引っ張る距離は10倍になるので、けっこうのろのろです。
 
 まとめ
「仕事(ジュール)=力の大きさ×その力を動かした距離(動滑車の場合は荷物でなくロープを引っ張った長さ!)」
「仕事率(W)=仕事(ジュール)/かかった時間(秒)」
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