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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:滑車にかけられたおもりの問題)

滑車にかけられたおもりの問題

このQ&Aのポイント
  • 滑車にかけられたおもりの問題において、質量が異なる2つのおもりについての運動方程式を考える際、質量mのおもりに生じる加速度の符号についての疑問と、糸の張力が等しい理由について質問があります。
  • 質量mのおもりに対する運動方程式において、加速度の符号についての疑問として、m<Mだから質量Mのおもりのほうが下に下がると考え、下向きを+の方向として加速度にマイナスをつけた方が正しいのではないかと思っています。
  • 糸の張力が等しい理由については、糸の両端に働く力が同じ大きさであり、その結果として糸は静かに保たれるからです。両端に大きさの違う力が働いていても、糸は均衡状態にあるため、張力は等しいと言えます。

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  • Teleskope
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回答No.4

    1.     T   T     ↑  ↑     ●  ●     ↓  ↓     mg  Mg >> 加速度の+方向を下向きとすると <<  あなたは「加速度は下向きがプラス」と決めました。   ↓  加速度×質量=力 だから、あなたが加速度を定めると   ↓  「力は下向きがプラス」も決まってしまうのでした。  ゆえに、Tは上向きゆえマイナスで mgは下向きゆえプラス。  結果、運動方程式は;    糸の力+重力 = 質量×加速度    -T  +mg  = m(-a) 両辺にマイナスを掛けて         T-mg = ma でした。 Mも    糸の力+重力 = 質量×加速度    -T  +Mg  = M(+a) ゆえ         Mg-T = Ma でした。 2.  糸のテンションTension の話; 高校生ですよね、受験物理レベルでは丸暗記してください。 高校で習う範囲でいくら工夫しても 証明できません(出来た!と思っても釈迦の掌上の孫悟空です。) 永久機関ができない理由とか 天秤やシーソーが釣り合う理由 などと同レベルですね。 (入試には出ませんが、そう言われるとますます見たくなったのなら、先ず「仮想変位」で検索して眺めてみてください。)    

noname#84374
質問者

お礼

丁寧な解説ありがとうございます。 糸の張力って難しいものなんですね。 勉強してみます!

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その他の回答 (3)

回答No.3

 解答は、上向き下向き関係なく、双方の重りについて実際に運動が生じる方向を正にとっています。 もし上向きを正にとるならば、張力は共に上向きなわけですから: 質量mのおもりに対する運動方程式は(張力T、重力加速度gとすると) T-mg=ma 質量Mのおもりに対する運動方程式は T-Mg=M(-a) (運動が下向きになるから) と方程式を立てるべきでしょう。そうすると結果は回答と同じになりますね。

noname#84374
質問者

お礼

コメントありがとうございます。 良く理解できました。 ありがとうございました。

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回答No.2

No.1です。 訂正:糸は張力をまっすぐ伝える働きしかありません。押す力を伝えることはできません。力の方向を変えるのは滑車の働きです。

noname#84374
質問者

お礼

回答ありがとうございます。 糸の張力についてよく分かりました。 ありがとうございました。

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回答No.1

おもりmについての運動方程式を立てるとき,上向き方向をプラスと考えましたね。 だから,おもりに掛かる外力は,上向きのT,下向きのmgとなっています。 またおもりは上向きに加速度(a)をもつことは当然予想されるので,式は 外力=T-mg=ma=質量×加速度 となります。 同様に,おもりMに関する運動方程式では,下向き方向をプラスにとって いるので, 外力=Mg-T=Ma=質量×加速度 となっています。 高校レベルの力学で「軽い糸」は,力を伝えるが,しなやかで伸び縮みが無く質量ゼロの物体と考えます。その条件のもとで糸に関する運動方程式を考えると, 外力=[おもりMから受ける張力T1]-[おもりmから受ける張力T2]=[質量=ゼロ]×加速度 となります。 糸は質量ゼロの物体ですから,この式から外力の合計(T1-T2)はゼロにならざるを得ません。 したがって糸の張力Tは,おもりM側でも,おもりm側でも(どこでも)等しいのです。 >なぜ、両端に大きさの違う力が働いていても張力は等しいのでしょうか? 上に書いたように「糸」は力の方向を変えて力の伝達をするだけの働きを持つものと考えてください。

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このQ&Aのポイント
  • かすみがクリーニングしても治りません
  • お使いの環境はAndroidです。接続方法は不明です。
  • 電話回線はひかり回線です。関連するソフト・アプリは不明です。
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