ト>73
基本例題 16 2物体の運動
定滑車に糸をかけ, その両端に質量Mとmの物体 A, Bをつる
す。Bは地上に, Aは高さんの所にある。糸や滑車の質量を無視
し,M>m, 重力加速度の大きさをgとする。物体Aを静かには
なして降下させるとき, 次の各量を求めよ。
(1) Aの加速度の大きさa
(2) Aをつるしている糸の張力の大きさT
(3) 滑車をつるしている糸の張力の大きさS
(4) Aが地面に達するまでの時間 tと, そのときのAの速さ v
、糸
糸
A
|M
h
B
m
指針 A, Bは1本の糸でつながれているので, 加速度の大きさaも糸の張力Tも等しい。各物
体ごとに,はたらく力の合力を求め,進行方向を正としてそれぞれ運動方程式を立てる。
解答(1), (2) A, Bにはたらく力は右図となるので, 運動方程式は
「S
A:Ma=Mg-T
B:ma=T- mg
M-m
M+mg
2Mm
T=
M+m
これより,a, Tを求めると a=
T AT
(3) 滑車には張力Sと2つの張力Tがはたらいて,つりあうので
T
4Mm
S=2T=-
a
A
M+m9
(4) Aが地面に達するまでに, Aはh進む。
a
T
h==a" より t=、
2ん
|2(M+m)h
Mg
IB
ニ
V(M-m)g
mg
a
M-m
M+m
2(M+m)h
g.
(M-m)g
ひ=at より ひ=
2(M-m)gh
ニ
M+m