理系標準問題 物理 (改訂版) について

質問

重心・力のモーメントの単元の実践問題４（下記url） ですが、
http://getworld.ddo.jp/pt/file/1434692491.jpg

（１）～（５）については問題ないのですが（６）の解答が解説を見ても理解できません。（解答下記url）
http://getworld.ddo.jp/pt/file/1434692552.jpg

どうかよろしくお願いいたします。

回答No.2

teppou

＞（６）の解答が解説を見ても理解できません。
　何がどのように理解できないのかはっきりしませんが、（回答があまり付かないのはそのためかも）
　吊り合い条件がくずれて、回転を始めようとしているのに「棒に働く力のモーメントはつりあっていなければならず」という解説のことだと推定して回答します。
　たしかに,
M・l(1) ≠ m・l(2)
　ですが、棒と両方の糸と C 点のみを考えると、力のモーメントはつりあっていなければならないのです。
　まず、この問題を離れて、定滑車を考えてみましょう。
　定滑車にかけた紐の左右に重さの違う重りを付けると、当然重い重りの方が下がります。
　しかし、紐の重さが無視できるとすると、紐にかかる張力はどこでも同じになります。
　一方に動くのだから、張力に差が出るということはありません。
　紐の張力は、あくまで二つの重りにかかる力を伝え合うだけですので、どこでも同じになるのです。
　滑車の代わりに、棒を吊って左右等しい位置に重さの違う重りをつりさげても、同じです。
　御質問の問題に戻って考えると、 C 点を支点と考えて、棒と糸の張力だけを考えると
T(1)・l(1) = T(2)・l(2)
　が成り立つことを納得できないでしょうか。
　輪軸で考えると、分かりやすいかもしれません。

回答No.1

bran111

(2)は余計ですね。後で使う訳でもなく、糸と紐を使い分けているということに気付くのに時間がかかりました。

難しいのは(4)でmの加速度をβとすると

α/l1=β/l2

は棒が完全な剛体という前提でしょう。

(6)は極めて当たり前のモーメントのつり合いで中学生レベルの問題です。

(3)でT1,(5)でT2をいずれもαを含んだ形で求めて(6)に放り込んでαを解くという形になっています。

一番考えるべきことはこんなインストラクション付きで順序指定があって、いわば手取り足取り答えまで誘導してもらっているわけですが、l1,l2,M,m,gを与えられただけでαが出せることが、本当の実力です。つまり途中の変数T1,T2を自分で想定して解いていけるだけの力がほしいですね。