一般小学生
まとめ
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、荷重を支えるひもの本数を増やして必要な力を軽減する「動滑車」を組み合わせた装置です。動滑車を1つ使用すると、物体を支えるひもが2本になるため、引く力は理論上2分の1で済みます。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と段階的に軽減することが可能になります。
しかし、物理学における「仕事の原理」により、物体を一定の高さまで上げるために必要な仕事の総量は変わりません。そのため、力が軽減された分だけ、ひもを引く距離は反比例して長くなります。計算の際は、まず力を矢印で書き込み、支点を決めてから、回転方向ごとに式を立てる手順が有効です。
小学生のみなさんへ
「組み合わせ滑車」は、重いものを軽い力で持ち上げるための道具です。ひもをかける車輪には、場所が動かない「定滑車」と、おもりといっしょに動く「動滑車」の2種類があります。これらを組み合わせることで、大きな力を出せるようになります。
たとえば、120gのおもりを持ち上げるとき、動滑車を1つ使うと力は半分の60gですみます。さらに動滑車を2つに増やすと、力はさらに半分の30gで持ち上げることができます。ただし、力は軽くなりますが、その分だけひもを長く引かなければなりません。10cm持ち上げるのに、20cmや40cmもひもを引く必要があるのです。
ルラスタコラム
滑車は、大昔から重い石を運んだり、船の帆をあげたりするのに使われてきました。身近なところでは、カーテンを引くレールの中や、工事現場のクレーン車の中にもかくれています。探してみるとおもしろいですよ！
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