概念と仕組み
複数の pulleys が移動を支える場合、物体の重さは個々の pulleys に分散されます。理想的な単一の pulleys において、張力は等しいと仮定します。
もし、支えが提供される範囲が広い場合、高さが上がったとき、その範囲内の各セグメントの長さは、同時に減少しなければなりません。したがって、手動で引ける距離は増加します。
関係式と成立条件
モデルが n 個以上の垂直支持セグメントを持ち、かつ F=mg/n および h=s/n の場合、力 Fs が行う仕事は、物体 mgh の位置エネルギーの変化に等しい。
実際のプーリーシステムでは、プーリー内には摩擦が存在し、ロープとプーリーの質量により、より大きな入力力が必要となります。単純なプーリーの数と、実際に支持されているロープの長さを区別することが重要です。
仮想実験で読み取る変化
支えるロープ数だけ力は小さくなり、引く距離は長くなります。
ロープと滑車の質量・摩擦・伸びを省きます。移動距離の比を示すため縮尺を調整します。実物で荷重試験をしないでください。
重要な関係式と記号
F = mg/n · h = s/n · Fs = mgh
| 記号 | 意味 | 単位 |
|---|---|---|
| n | 荷重を支えるロープ区間の数 | 個 |
| s, h | 引いたロープの長さ・上昇高さ | m |
例で確かめる
理想滑車で保存されるのは？
入力の仕事と位置エネルギー · 支えるロープ数だけ力は小さくなり、引く距離は長くなります。
よくある誤解
- 単に「 pulley がより多く引かれた」と述べるだけでは、同じ比率で常に同じ力の増大が起こる理由を説明できません。