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動滑車

昨日は、理科サークルの例会でした。
青森市はこの土日が中体連で、参加できないメンバーもいたのですが、今回もいろいろな持ち寄りネタで盛り上がりました。

今回の学習指導要領の改訂で新たに加わった、「仕事」の内容で出てくる動滑車について、いろいろと実験をしてみました。
教科書では、てこや動滑車などの道具を使うと、少ない力ですむ分、長い距離を動かさなければならないので、仕事の大きさは同じ。
これを「仕事の原理」という、と習います。
でも、これはあくまでも理論であって、実際は滑車やロープの重さ、摩擦によるロスがあり、仕事は損をすることになります。

どのくらい損をするのかを、調べてみました。

こんな滑車をつかって、
c0171980_11171394.jpg


こんな風につるして、実際のバケツの重さと、引くのに必要な力の大きさ、引く距離を調べました。
c0171980_1119589.jpg


動滑車を3つ使っているので、引く距離はピッタリ6倍になりました。
バケツを50cm引き上げるのに、ロープを3m引かなければなりませんでした。
でも、力の大きさは・・・。
驚きの結果になりました。
9kg(90N)の重さの、水を入れたバケツを引き上げるのに、どのくらいの力で持ち上げられたと思いますか?

参加したメンバーの中では、「やっぱり物理の実験は実際にやってみないとわからないよね」という結論になりました。

昨日も、有意義な時間を過ごしました。





中学校のテスト問題なら、滑車とロープの重さは考えないものとして、

答えは9Kg(90N)の6分の1になるので、
1.5Kg(15N)になるのです。

ところが、実際の力を測定したところ、
4Kg(40N)でした。

ロープと滑車で2.5Kgにもなるわけはないので、ほとんどは摩擦力だろうと思います。
それでも、半分以下の力で済むわけですから、まあ動滑車を使う方が楽に感じるわけです。
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by Rika_Joppari | 2010-06-20 11:31 | 実験・観察・研修 | Trackback | Comments(5)
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Commented by germanmed at 2010-06-25 00:12
で?答えは?

多分私と同じで皆さんも、
答えを当ててみる勇気はないけれど、
興味津々で待っておられるのではないかと思います。
てっきり次の記事で答えが発表されるのかと思っていたのにな・・・。
Commented by Rika_Joppari at 2010-06-29 20:30
うふふ。
germanmedさん、やきもきさせて、すみませんでした。
やっぱり、答え、気になりますよね。
結果を追加しておきました(^^)
理論値を知っている私たちにとっては、ずいぶんビックリの値だったんですよ。
Commented by germanmed at 2010-07-01 05:09
答えを有難うございました!
随分無駄が出るのですねー。恐るべし、摩擦力。
Commented by hanamomoact at 2010-07-03 02:05
よかった~聞いてくれる人がいて 笑。
いつ答えがでるんだろうと、ちらちら通っておりましたです。
Commented by Rika_Joppari at 2010-07-10 14:55
あはは。
やっぱりそういう人がいたのですね(笑)
どうも失礼いたしました(^^;