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(物理基礎・動滑車)
この問題で、糸γは一体化して消えているのに、例えば定滑車の張力とAの張力など(赤で囲ったところ)は消えないのがよく分からないです。
あと、軸を決めるときこういう問題ではどのように記述すればいいですか?

「(物理基礎・動滑車) この問題で、糸γは」の質問画像

A 回答 (5件)

本来は糸γの張力も消えてはいませんよ


だからその張力を考えて立式しても良いのです
ただしこの問題では、糸γの張力は考えても考えなくても結果は変わらないので、それなら面倒なことは避け
画像回答のように、あたかも張力はないものとして扱ってしまおうということです

次に正方向の決め方について
力がつり合っているなら正が曖昧でも立式可能ですから、必ずしも正方向を決めなくても良いと思います
つまり問題前半の記述は画像の通りのような記述で大筋良い(細かいところでは、「動滑車とBの一体について」→「動滑車とBを一体とみるときその力のつり合いは」にしたいとか言葉の選び方にはやや引っかかる部分もありますが・・・)

また問題後半については、運動方程式なんで正の方向は指定したいところ
例えば、「物体A,Bそれぞれの運動する向きを正とすると」などと記述して
Aについての運動方程式は ma=T-mg
Bについての運動方程式は ○○
なんていうようにすれば良さそうです「」部分はもっとよいフレーズが思いつけばそれを採用しても構いません。
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この回答へのお礼

結果が変わらないからなんですね。
ありがとうございました!!

お礼日時:2020/03/29 17:24

別にγが消えて無くなる訳じゃない。


動滑車の質量は無視するという前提だから
γ=2T
として解いても
動滑車とBを合わせたものは、γによって
距離が一定になり、γは動滑車とBを束縛する内力だから
一体化したものに2Tがかかると解いても
答えは変わらない
ということ。

剛体は自分の形を保つために、その内部に様々な力が働くけど
剛体の運動を考える際には考えてなくて良い
という話と同じ。
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高校物理なんて、そうなんだ〜くらいにして先に進んだほうがいいと思います。


この問題は、力のつりあいでMを出すというのが目的なので、糸rは消えていいんです。
定滑車やAの張力を消してしまったら何と何がつり合ってるのかがわからなくなるでしょ?
大事なのは力のつりあいを使うということです!
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No.2 です。

ちょっと正確ではなかったですね。

#2 の γ に関する立式は「静止している」特殊な場合であって、一般にはBの加速度を b として
・Bの運動方程式: MB・b = MB・g - γ (#2 に書いたのは、静止している、つまり b=0 の場合)
・動滑車の運動方程式: 0・b = γ - 2T (動滑車は「軽い」つまり質量がないものとして扱う)
ということですね。

このように加速度 b を定めれば、Aの加速度は -2b になるのは分かりますね?
解説のように a を定めれば
 a = -2b → b = -(1/2)a
ということです。
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もう一つの質問も含めて、この問題集は問題があるから(駄洒落じゃないですよ)使わない方がよさそうですね。



「Bと動滑車の一体化がコツ」なんて、意味のないことを言っていますね。γの部分にも当然「糸の張力」が働きますが、ここでは糸があっても、Bが動滑車に「接着剤」で貼りついていても同じだということが分かりますよね? Bと糸と動滑車は、糸はたるまない限り「一体」で動きますから。
その当たり前のことを、何で「コツ」などと重要なことのように書いているのでしょうか。糸だけに意図が分かりません(失礼!)。

もし立式すれば、
・Bと物体間の力のつり合い:MB・g = γ
・糸と動滑車間の力のつり合い:γ = 2T
です。結果的に
 MB・g = 2T
という当たり前の結果になるだけ。

>あと、軸を決めるときこういう問題ではどのように記述すればいいですか?

「軸」とは「座標軸とその『正』の向き」ということですか?
この問題の場合には、「力」の方向も「運動」の方向も「鉛直方向」だけですから、当然「座標軸」は「鉛直方向」にとることになります。
上を「正」にするか、下を「正」にするかは、やりやすいように決めればよいです。ただし、一度決めたら全部それで統一すること。途中で変えたり、ものによって使い分けたりすることは無しです。

そこの解答では、重力が「正」になるように「下向きを正」にしていますね。
記述式の解答なら、最初に「鉛直下向きを正とする」と明記すればよいでしょう。
そうすれば、得られた答(変位、速度、加速度、力などすべて)が「プラス」なら「下向き」だし、「マイナス」なら「上向き」ということになります。
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