物理
高校生
高校物理の問題です。⑴なのですが、なぜ張力を求める問題で、答えの単位がgなのでしょうか。
Nでもいいのかなど解説お願いします。
15 基 天井から糸でつるされた定滑車に糸αをか
け,左には質量mの物体Aを,右には質量mの板
をつるす。 Aと床の間を糸β で結び, 板上に質量 M
の物体Bを置く。 滑車は滑らかで質量は無視でき,
重力加速度の大きさをg とする。
(1) 糸α, B, yの張力はそれぞれいくらか。
a
a
A
(2) 糸β を切ると,全体が動き出した。
糸
m
B
(ア) Aの加速度はいくらか。 また, Aが距離んだ
M
B
け上がるのにかかる時間はいくらか。
m
床
15
糸は質量が無視できるため、張力は一本の糸のどこでも等しい。
(1)α,β, yの張力を T, T, T3 とし, 力のつり
斜めの糸まで含めて
合いを考えていく。 まず
板とBを一体(質量m
板とBを一体化する
+M) とみなすと (図a)
T = (m + M)g
Aについて T = mg +T2
.. T₂ =Mg
r
T3
T'
滑車について
T=T+T=2(m+M)g
(2) (ア) 加速度をα αの張力をT とすると,
Ti
Ti
O
T T
運動方程式は (図b)
72
a
A... ma=T-mg ... ①
T₁
T1
T
板とB
...
(m+M)a= (m + M)g-T ・・②
T
①+② より
a =
M
2m+M9
・③
mg
T2
公式②
h
=1/2zat
at²
(m + M) g
mg
(m + M)g
2h.
2 (2m+M)h
図 a
図 b
.. t=
=
a
Mg
(イ) ③のαを ①に代入することにより
T=
2m(m+M)g
運動すると
2m+M
3
張力は変わる
滑車は静止しているので,力のつり合いよりの張力Tは
4m (m+M)g
T=T+T=
2m+M
(ウ) Bが板から受ける垂直抗力をN とすると,Bの運
動方程式は Ma=Mg-N
N
B
③のαを代入し, N
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