動滑車と定滑車の違いを完全図解！仕事の原理と計算の裏ワザ総まとめ

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標準的な基礎問題では「滑車の重さやひもの摩擦は考えないものとする」と表記されますが、高校入試の発展問題や難関中学入試では「動滑車の質量（重さ）」を考慮させる出題が定番です。ここで多くの受験生が失点します。

動滑車の重さがある場合の鉄則は、「動滑車の重さを物体の重さに合算してから計算する」というステップを徹底することです。天井に固定されている定滑車の重さは手で引く力に一切影響を与えませんが、物体と一緒に持ち上がる動滑車の重さは、そのまま持ち上げるべき「負荷」として手元にのしかかってきます。

例えば、「重さ500gの物体を、重さ100gの動滑車1個を使って持ち上げる」ケースを考えてみましょう。

① 持ち上げる全体の重さ：500g ＋ 100g ＝ 600g
② ひもを引く力：600g ÷ 2 ＝ 300g（約3N）

手で引く力は300gとなります。ここで注意すべきは、「人間が行った仕事」と「物体が得た仕事」に差が生まれる点です。物体を20cm持ち上げた場合、人間は動滑車の分も含めて600gを20cm持ち上げる仕事（300g×40cm）を行っていますが、純粋に物体（500g）を持ち上げた有効な仕事は「500g×20cm」にとどまります。この「無駄になった仕事の差」を記述させる問題が頻出しているため、設問が何を求めているのかを冷静に読み取ることが不可欠です。