組み合わせ滑車

組み合わせ滑車

定滑車と動滑車を複数組み合わせることで、物体を引き上げるために必要な力を軽減させつつ、力の向きを自由に変えられるようにした装置

解説

組み合わせ滑車は、力の方向を変える役割を持つ「定滑車」と、荷重を支える紐の数を増やして必要な力を分散させる「動滑車」を統合した機構です。動滑車を1つ使用すると、物体を支える紐が2本になるため、理論上、手で引く力は2分の1になります。さらに複数の滑車を組み合わせることで、力は4分の1、8分の1と軽減可能になります。計算の際は、まず力を矢印で図示し、支点を明確にした上で、物体と動滑車の合計重量を支える紐の数で割る手順が基本となります。

物理学における「仕事の原理」により、道具を使っても使わなくても、物体を一定の高さまで上げるために必要な仕事の総量（力×距離）は変わりません。そのため、力が軽減された分だけ、紐を引く距離は反比例して長くなります。例えば、120gのおもりを10cm引き上げる際、動滑車2つを組み合わせた装置では、引く力は30g（4分の1）で済みますが、紐を引く距離は40cm（4倍）必要になります。