滑車の重さ

一般小学生

まとめ

滑車重さ
滑車自体の重量のことで、物理の計算において動滑車を用いる場合にはおもりの重さと合算して全体の負荷として扱う必要がある要素

解説

理科の計算問題では「滑車の重さは無視できるものとする」という条件が一般的ですが、応用問題や実習ではこの重さが計算結果を左右します。特に動滑車を使用する場合、滑車自体もおもりと一緒に引き上げられるため、引き上げる力には「おもりの重さ」だけでなく「滑車の重さ」も加算されます。

一方で、定滑車の場合は滑車が天井などに固定されているため、滑車自体の重さは支柱によって支えられています。そのため、おもりを引き上げるために必要な力に滑車の重さが影響することはありません。この違いを理解することが、複雑な組み合わせ滑車の問題を解く第一歩となります。

滑車の種類 滑車の重さの影響 必要な力の計算式
定滑車 影響しない おもりの重さ
動滑車 影響する (おもりの重さ + 滑車の重さ)÷ 2
コラム

仕事の原理に基づくと、動滑車を使って力を半分にする場合、ひもを引く距離は2倍になります。このとき、滑車の重さを考慮すると「おもりを持ち上げる仕事」に加えて「滑車を持ち上げる仕事」も必要になるため、人間が消費するエネルギー(仕事量)は滑車の重さの分だけ増加します。

例えば、100gのおもりを20gの動滑車で10cm持ち上げる場合、合計120gの負荷を2本のひもで支えるため、引く力は60gとなります。このとき、ひもを引く距離は20cmとなり、計算上は(100g+20g)× 10cm = 60g × 20cm という関係が成り立ちます。

小学生のみなさんへ

滑車(かっしゃ)を使って物を持ち上げるとき、ふつうは「かっしゃの重さ」は考えなくていいよ。でも、少しむずかしい問題では、かっしゃ自身の重さもたして計算しないといけないことがあるんだ。特に動(どう)かっしゃは、荷物と一緒に自分も持ち上がるから、その分の重さを計算に入れるのをわすれないようにしようね。

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