理科
中学生
解決済み

動滑車の問題がよくわかりません。力を二分の一して、距離を2倍する時と、そのままの時の違いは何ですか?
この問題の解説もお願いします🙇‍♀️

3 仕事と仕事率に関する実験をした。これに関し 図 あとの(1),(2)の問いに答えなさい。 〈香川改〉 実験 右の図のように,おもりを滑車にとりつけ, この滑車に糸をかけ、糸の一端をスタンドに 固定し、もう一端をばねばかりに結びつけた。 次に, おもりが図の位置より20cm高くなるよう うに, ばねばかりを4.0cm/sの一定の速さで真 min a スタンド ものさし 糸 ばねばかり 滑車 20cm おもり 上に引き上げた。 このとき, ばねばかりは5.0Nを示していた。 (1) 実験において, おもりが動きはじめてから、 図の位置より20cm 高くなるまでにかかった時間は何秒か。 (7点) (2) 実験において,糸がおもりをとりつけた滑車を引く力がした仕 の吸収が少な 事の大きさは何Jか。(8点)でしょ
3 (1) 図から,この実験では動滑車を使って いる。 動滑車を1つ使うと. ばねばか りを引きあげる距離は, 物体が持ち上 がる距離の2倍になる。 よって、 おも りを20cm持ち上げるとき, ばねばか りを引きあげる距離は, 40cm である。 したがって, かかった時間は, 40[cm] =10[s] 4.0[cm/s] (2) 動滑車を1つ使うと, 物体を持ち上げ る力の大きさは、物体の重力の半分に なる。 ばねばかりの値は, ばねばかり を引き上げる力の大きさをそのまま表 しているので、 仕事の大きさは, を5〔N〕×0.4[m]=2.0[J]

回答

✨ ベストアンサー ✨

1つめの質問

「何の値が問題文に書いてあるか」で決まります。
1. 距離(長さ)について
▶︎これは迷わず常に2倍です!
物体を20cm持ち上げたいなら、ひもはその2倍の40cm引く必要があります。

2.力(ニュートン)について
ここがややこしいポイントですが、以下のどちらが書かれているかを見ます。
• 「物体の重さ」が書いてある時 ▶︎半分にする
(例:100gのおもり▶︎引く力は半分の50g分で済む)
• 「ばねばかりの値(引く力)」が書いてある時▶︎そのまま使う
(例:ばねばかりが5.0Nを示している▶︎実際に引いている力が5.0Nなので、計算などの際はその数値をそのまま使う)
今回の問題は「ばねばかりは5.0Nを示していた」とあるので、すでに「半分になった後の結果」が5.0Nということです。(もとの物体の重さは実は10Nあることになります)
なので、この場合、5.0Nはこれ以上半分にせず、そのまま使います!

2つめの質問

(1) かかった時間は何秒か
まず、距離を考えます。
動滑車なので、おもりを「20cm」持ち上げるには、ひもをその2倍の40cm引く必要があります。
• 引く距離:40cm
• 速さ:4.0cm/s(1秒に4.0cm進む)
道のり÷速さ=時間 なので、
40÷ 4.0 = 10
答え:10秒
(2) 仕事の大きさは何Jか
仕事(J)の公式は 「力(N) × 距離(m)」 です。
※ここで使う距離は、必ず「メートル」に直すのと、「実際にひもを引いた距離」を使うのがポイントです。
• 力(N):
ばねばかりが5.0Nを示しているので、実際に引いた力は5.0Nです。(上で説明した通り、これはそのまま使います)
• 距離(m):
(1)で出した通り、実際にひもを引いた長さは40cmです。これをメートルに直すと0.4mです。
式: 5.0×0.4= 2.0
答え:2.0 J

これでどうでしょう!

soda

長文でありがとうございます!理解しました!

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回答

高校入試の問題でしょうか?単純にばねばかりをある速さで引き上げたので、移動距離を速さで割って、かかった時間を出しています。
また仕事も単純に、かけた力×移動距離 で求めています。この場合、ジュールの単位を使う場合、N・m なので注意が必要です。
動滑車かどうかは、この場合問題になりません。

soda

ありがとうございます!

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