滑車の原理を完全図解！定滑車と動滑車の違いと計算のコツをプロが解説

滑車の原理を完全図解！定滑車と動滑車の違いと計算のコツをプロが解説を詳しくリサーチ! 知っておきたい 情報と解説を凝縮して配信します。

中学理科の物理分野における「滑車 計算問題 解き方」で失点する最大の要因は、状況ごとに場当たり的な計算をしてしまうことにあります。大手進学塾の指導ノウハウでも実証されている、あらゆる難問を確実に解きほぐす「3ステップ計算法」を伝授します。

【ひもを引く力の求め方 黄金の3ステップ】 ［ステップ1］：物体（＋動滑車）の全質量から「全下向きの力（N）」を算出する。 ※質量100g = 1N（重力加速度換算） ［ステップ2］：動滑車と荷物を上に向かって直接引っ張り上げている「ひもの本数（n）」を数える。 ［ステップ3］：ひもを引く力（N） = 全下向きの力（N） ÷ ひもの本数（n） ひもを引く距離（m） = 物体を持ち上げる距離（m） × ひもの本数（n）

【実践例題：滑車の重さを考慮する応用問題】
「質量500gの物体を、質量100gの動滑車1個を使って手で上に30cm持ち上げる。このとき、ひもを引く力は何Nか。また、ひもを引く距離は何cmか。」

この問題の攻略手順は以下の通りです。

• ステップ1（総荷重の算出）： 物体500g ＋ 動滑車100g ＝ 合計600g。したがって、下向きの重力は6.0N。
• ステップ2（支えるひもの数）： 動滑車を天井と手で支えているため、上向きのひもは2本。
• ステップ3（計算実行）：
  • ひもを引く力：6.0N ÷ 2本 ＝ 3.0N
  • ひもを引く距離：30cm × 2倍 ＝ 60cm（0.6m）

このときの手が行った仕事量を計算すると、3.0N × 0.6m ＝ 1.8J（ジュール）となります。物体単体を直接持ち上げる仕事（5.0N × 0.3m ＝ 1.5J）に加えて、動滑車自体を持ち上げる仕事（1.0N × 0.3m ＝ 0.3J）が合算されている点に気づけば、物理の構造が手に取るようにクリアになります。