問 題
滑車に関する次の記述の ㋐ ㋑ に当てはまるものの組合せとして最も妥当なのはどれか。ただし重力加速度の大きさを10m/s2 とする。
「図のように軽い糸と軽くて滑らかな滑車で構成された系において滑車に 2kg の小物体 A が取り付けられている。いま糸の一端を一定の力 F ＝ ㋐ N で引っ張ったところ静止した。さらに力の釣合いを保ちながらゆっくりと糸を鉛直下向きに 0.2m 引っ張ったところ小物体 A は ㋑ m 鉛直上向きに移動した。」
㋐ ㋑
1. 10 0.1
2. 10 0.6
3. 30 0.2
4. 30 0.6
5. 60 0.1
正解 (1)
解 説
2kg の物体 A なので、下向きに 20N の力が働きます。F で引いて静止したということは、A が取り付けられている滑車の 2 本のひもにはそれぞれ上向き 10N の力が働いているはずです。
右側の滑車は、天井に固定されているため「定滑車」です。定滑車は力の方向を変えるだけなので、F と上向き 1つの矢印の大きさは同じとわかります。従って、F = 10N です。㋐ は 10 です。
糸を 0.2m 引っ張ると、動滑車は 0.1m 上に動きます。それに伴い物体 A も 0.1m 上向きに移動します。よって、㋑は 0.1m です。
以上より、正解は 1 です。
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