「定滑車」と「動滑車」、ポイントはここだ! | 中3生の「理科」のコツ

教科ごとの勉強法

中3です。「定滑車」と「動滑車」が分かりません…。

 
中学生から、こんなご質問をいただきました。

“定滑車と動滑車”が苦手です。

 ひもを引く力がいくつか?

 という部分が分からないので…」



大丈夫、安心してください。

中3生に向けて、
コツをしっかりお教えします。

さあ、成績アップへ、行きますよ!


■定滑車・動滑車とは?

図があると分かりやすいので、

中3教科書の

「定滑車と動滑車」のページ

を開いてみてください。

図を見ながら進めましょう。


定滑車と動滑車の図で、

注目してほしいのは、

滑車の中心から出ている“軸”です。


軸を見たときに、

・天井や壁に固定されている “定滑車”

ひもや物体がついている ⇒ “動滑車”

こう区別することが、
中3理科のコツなんですよ。



ここまで理解できたら、

さらに詳しく、見てみましょう。


[定滑車]

・軸が固定されていて、

 ひもを引いても、滑車は移動しない。

力の方向を変えるのに使われる。

 (※ ひもを「下」に引くと、荷物は「上」に上がる。)

・ひもを引く力は変わらない

 ⇒ 弱い力で荷物が上がる、というわけではない…。

・ひもを引く距離も変わらない


[動滑車]

・軸は固定されず、

 ひもを引くと、滑車じたいが上下に動く

力の方向は変わらない。

 (※ 荷物を上げるときは、ひもも「上」に引く。)

・ひもを引く力は、持ち上げる物体の重さの半分になる。

 ⇒ 半分の力で上がるので、
   引っぱり上げるのが楽になる!

・ただし、ひもを引く距離は2倍になる。


特徴は、こうまとめられます。


中学生の皆さん、いかがでしょうか。

“まずは定滑車を理解しよう”と、

片方の図をしっかり見るのも
成績アップのコツですよ。



両者の特徴は対照的なので、

定滑車が分かれば――

動滑車の特徴も
つかみやすくなります。


じっくり観察してくださいね!



■図を、指でなぞってみよう!

では、教科書の図を使って、

ひもを引く力

を確認してみましょう。

説明の関係で、

“物体の重さを50N”としますね。


(話を分かりやすくするため、

 滑車の摩擦や、ひもと滑車の質量は

 考えないことにします。)


(1)定滑車について

物体を引っぱる、ひもをなぞると、

定滑車で向きが変わりましたね


定滑車は力の“方向”を変えます。

下にいる人がひもを引けば、
荷物を持ちあげられます。

(はしごを使って、人が上に
 行かなくてもよくなります。)


その点で便利ですが、

力の大きさは変わらないので、50N です。


※滑車のひもが出ている部分に

 “50N↑”“50N↓”と書いておくと、

 あとで便利ですよ!

 ちょっとした理科のコツです。


(2)動滑車について

物体を引っぱる、ひもをなぞると、

動滑車の中心につながります。


この動滑車の左右には、

上方向にひもが出ていますね。

この左右に出ているひもが、
50N の物体を支えています。


(1本のひもなのに、

 まるで2本で支えているように
 安定するのです。)

ひもの左右には、
同じ大きさの力がかかり、

荷物の「重さ」は分散します。

片方だけだと、力の大きさは 25N

(50÷2 だから。)


※この時、左右のひものところに

 それぞれ“25N↑”

 書いておくと、あとで便利ですよ!


(3)「動滑車 + 定滑車」の場合

よく出題されるのが、この組み合わせです。


物体を引っぱる、ひもをなぞると、

動滑車の中心につながります。

(2)で述べた通り、

左右のひものところに、それぞれ“25N↑”


次に、左右のひものうち、

定滑車につながるひもを
なぞっていきます。



定滑車にたどり着くまでの

力の大きさは“25N↑”

(1)で述べた通り、

定滑車から下向きに引く力の大きさは“25N↓”

よって、ひもを引く力は“25N”です。



<まとめ>

定滑車や動滑車の、

横から出ているひもに、

“●N↑”“●N↓”などと
書き込むのがコツです。

滑車のそばに、力の向きと大きさ
書くと分かりやすいですよ。


かなり解きやすくなります。

試してみてくださいね!



さあ、中3生の皆さん、
次のテストは期待できそうですね。


定期テストは、「学校ワーク」から
たくさん出るものです。

スラスラできるよう、
繰り返し練習しましょう。


理科もグイッと、上げられますよ!
 

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