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軽い定滑車に軽い糸をかけ,その両端に質量がそれぞれ ma, mB [kg]
(mm) のおもり A, B をつけて静かに手をはなす。 重力加速度の大
きさを g 〔m/s2] とする。
(1) おもりの加速度の大きさ a 〔m/s2] を求めよ。
(2)糸がおもりを引く力の大きさ T [N] を求めよ。
解答 (1)
ma-meg[m/s2]
2m AMB
(2)
-g [N]
ma+mB
ma+mB
(解説)
A
B
(1)m>m なので, おもり A は下降し, Bは上昇する。
糸が A を引く力とBを引く力の大きさは,同じである。
A,B にはたらく力は図のようになる。
A については鉛直方向下向きを正, B については鉛直方
向上向きを正とする。
A,B それぞれの運動方程式は次のようになる。
A:maa=mag-T
正の
向き
a↑
meg
正の
T 向き
A
Imag
B:mpa=T-mg
①式+ ② 式より
(ma+mz)a=(ma-m)g
よって a=
ma-msg[m/s2]
ma+mB
(2) ②式xm-①式×m より
0=-2mmBg+(ma+mB)T
2m AMB
よってT=
ma+mB
-g [N]