動滑車の重さを考えると、仕事の原理は成り立たない
に、追加の質問がありました。ありがとうございます。
動滑車の重さを考えると、仕事の原理は成り立たない
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早速のご回答ありがとうございました。
仕事の原理に基づくお考えよくわかりました。
そして、私の考え方に誤りがあることに気付きました。
先述の例で、「動滑車の重さを50グラムとして、同じく100グラムのおもりを10cm持ち上げるためには、ひもを20cm引き上げる」について、
てこで考えると、作用点は150グラムとなり、ひもを引く距離は150×10÷75=20cmとなるので、仕事の原理が成り立ちます。
つまり、滑車の重さを考慮しようがしまいが、常に仕事の原理は成り立つのではないかと思いましたが、この考えでよろしいでしょうか。
しかしながら、もし、この考えでいいのであれば、貴殿がおっしゃった「動滑車の重さも考慮すると、仕事の原理を導くことはできません。」と矛盾しています。
ご教授お願いします。
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(回答)
「100グラムのおもりを10cm持ち上げる」仕事ですね。ここでは。
ケース1、定滑車で100グラムのおもりを10cm持ち上げる仕事
=100×10=1000g・cm
ケース2、動滑車の重さを考えないとする。
動滑車で100グラムのおもりを10cm持ち上げる仕事
作用点に働く力(100)÷2=50g, 引く長さ=20cm
仕事=50×20=1000g・cm
ケース3、動滑車50gで100グラムのおもりを10cm持ち上げる仕事
作用点に働く力(100+50)÷2=75g, 引く長さ=20cm
仕事=75×20=1500g・cm
ケース4、定滑車で100グラムのおもりと50gの動滑車を10cm持ち上げる仕事
引く力=100+50=150g
仕事=150×10=1500g・cm
ふつう、仕事の原理を考えるときには、ケース1とケース2を比べます。
動滑車の重さを考えないという場合です。
質問者さんは、ケース3とケース4を比較しています。
ここでおかしいのは、定滑車で引き上げるために、「わざわざ」動滑車もおもりといっしょに引き上げていることです。動滑車を引き上げる必要はありませんね。
「100グラムのおもりを10cm持ち上げる」仕事では、
ケース1とケース3を比較して、動滑車の重さを考えると、仕事の原理は成り立たないということになります。
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