物理について

この2つの図において張力が異なる理由がわかりません。
どなたか教えてくれませんか？

質問者からの補足コメント

• 画像です。

  
    補足日時：2021/08/31 17:03

No.1 ベストアンサー 回答者： yhr2 回答日時： 2021/08/31 17:35

左は、右の糸を「手で 2mg の力で引く」と書いてありますか？

ということは、「糸を 2mg の力で引く」ということですから、張力が「2mg」ということです。

右の図は、右の糸に「質量 2m の物体」がぶら下がっているだけですね。
「質量 2m の物体」に働く重力は「2mg」ですが、それで糸を引くわけではありません。自分自身が「加速度 a」で運動するための力が必要だからです。つまり
　2mg - T　　　①
の力が「質量 2m の物体」に働くことによって「加速度 a」で運動するのです。
もし T=2mg だったら、「質量 2m の物体」に働く力はゼロで、従って「静止したままの状態を続ける」、要するに「つり合っている」ということになります。
つり合っておらず、ゼロではない加速度で運動するのだから、①は
　2mg - T ≠ 0
つまり
　T ≠ 2mg
なのです。

右の図の運動方程式を解けば
　ma = T - mg
　2ma = 2mg - T
より
　3ma = mg
→　a = (1/3)g
　T = (4/3)mg
となります。

左の図では、
　T = 2mg
なので、左にある「質量 m の物体」の加速度は
　ma = 2mg
より
　a = 2g
となって、右の図の場合の加速度と異なります。
左の図では「質量 2m の物体」がないので、それに加速度を生じさせるための力が不要というわけです。

この回答へのお礼

ベストアンサーに選ばせていただきました。回答していただきありがとうございます。

お礼日時：2021/08/31 19:27

No.2 回答者： Zincer 回答日時： 2021/08/31 17:46

右側では２ｍの方は下方に、ｍの方は上方に等加速度運動をしています。

その分、糸にかかる張力が軽減されるのです。
何かを糸でつるして持ってみてください。
そのまま（静止させて）持っている。あるいは等速度で移動している時はその物体の重量がそのまま張力となっている事が実感できるはずです。
しかし上下に速度を変化させて移動する瞬間（＝加速度がある場合）には重くなったり、軽くなったりするのを感じるはずです。これが加速度がある時に糸にかかる張力です。
極端な話、自由落下している物体の上部に糸を付けても同じ加速度で移動していれば張力は０になりますね。

この回答へのお礼

理解できました。回答していただきありがとうございました。

お礼日時：2021/08/31 19:26