滑車の計算(定滑車・動滑車・組み合わせ滑車)
持ち上げる物の質量と高さを入れると、定滑車・動滑車・組み合わせ滑車で、持ち上げるのに必要な力と、ひもを引く長さを計算します。
kg
m
くわしい条件を変える(なくても計算できます)
m/s²
計算方法
定滑車 力の向きを変えるだけで、大きさは変わりません。必要な力は物の重さ(W=mg)と同じで、ひもを引く長さも持ち上げる高さと同じです。
動滑車 1つ使うごとに、必要な力は半分に、その代わりひもを引く長さは2倍になります。動滑車をn個組み合わせると、必要な力はW ÷ 2ⁿ、引く長さは高さ × 2ⁿです。
例:質量10kg(重さ約98.07N)を、動滑車2個の組み合わせ(2²=4)で1m持ち上げると、必要な力は約24.52N、引く長さは4mです。動滑車を使っても、した仕事(力×引いた長さ)は変わりません(仕事の原理)。
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よくある質問
動滑車を使うと何が変わる?
必要な力は小さくなりますが、その代わりに引くひもの長さは長くなります。1個で力は半分、長さは2倍です。
組み合わせ滑車の力の求め方は?
物の重さ(W=mg)を、2の動滑車の数乗(2ⁿ)で割ります。動滑車2個なら、力は重さの1/4です。
仕事の原理とは?
道具を使って力を小さくしても、した仕事(力×動いた距離)は変わらない、という考え方です。楽に持ち上げられる分、長く引く必要があります。
定滑車だけを使う意味は?
力の大きさは変わりませんが、上から引く力を下向きや横向きに変えられるので、作業しやすくなります。
滑車の重さや摩擦は考える?
このツールでは、滑車自体の重さや、ひも・滑車の摩擦は考えず、理想的な滑車として計算しています。