張力の計算(つり合い・2本のロープ・滑車)
おもりをつるすロープの張力を計算します。1本でつるすとき、角度をつけた2本のロープでつるすとき、滑車を1つ使って2つのおもりをつなぐとき(アトウッドの器械)の3つに対応しています。
kg
くわしい条件を変える(なくても計算できます)
度
度
kg
kg
m/s²
計算方法
1本のロープ 静止していれば、張力は物の重さ(W=mg)と同じ大きさです。
2本のロープ(角度あり) 鉛直方向からの角度をそれぞれα(左)、β(右)とすると、T1 = W sinβ ÷ sin(α+β)、T2 = W sinα ÷ sin(α+β)です(3つの力のつり合い)。左右対称(α=β)のときは、T = W ÷(2cosα)と同じ結果になります。
滑車を使ったつり合い(アトウッドの器械) なめらかな滑車に通したロープの両端に、質量m1、m2のおもりをつなぐと、加速度はa = |m1−m2|g ÷(m1+m2)、張力はT = 2m1m2g ÷(m1+m2)です。2つの質量が同じ(m1=m2)なら、加速度は0で静止したままになります。
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よくある質問
張力とは?
ロープやひもが、引っぱられて張っているときに生じる力です。
1本のロープでつるすときの張力は?
静止していれば、物の重さと同じ大きさです。
2本のロープの角度が同じときは?
両方の張力は同じ大きさになり、角度が大きい(横に開いている)ほど、張力は大きくなります。
アトウッドの器械とは?
なめらかな滑車に通したロープの両端に、重さの違うおもりをつるした装置です。重いほうが下がる向きに、同じ加速度で動きます。
2つのおもりの質量が同じときは?
加速度は0になり、つり合ったまま静止します。張力はどちらのおもりの重さとも同じになります。