成績アップの秘訣~基礎と実践のバランス「中学理科#114~連結された物体の運動~」 勉強が好きになる小中高生向け学習塾「札幌自学塾」 

 

 

 

 

 

前回 斜面を使った仕事

 

 

 

1.連結された物体の運動

物体Aと物体Bが質量の無視できる糸によってつながれています。

 

これを↓の図のように、滑車のついた摩擦のない台に置いたとします。

 

 

 

 

ここで物体Bから静かに手を離すと、物体A・物体Bは動き出します。

 

この運動について考えましょう。

 

 

 

 

ざっくり考えてみると、

 

物体Bは自由落下に近いような運動をします。

 

物体Aは糸で物体Bとつながっているので、物体Bと同じ速さで右向きに運動します。

 

(物体Aと物体Bは連動して動き、その速さは同じということ)

 

 


 

 

もう少し詳しく考えてみましょう。

 

 

まず物体Bには重力がはたらいています。↓

 

 

 

 

 

一方で糸が物体Bを引く力も存在します。↓

 

 

 

 

全体としては物体Bには下向きの力がはたらいていることになるので、物体Bは落下します。

 

物体Bの重力糸が物体Bを引く力 となっている)

 

 

このとき物体Bには一定の大きさの力(=物体Bの重力糸が物体Bを引く力)がはたらき続けています。

 

よって物体Bは一定の割合で速さが増加します。(等加速度直線運動)

 

 

 

一方物体Aには、糸が物体Bを引く力によって生じた糸が物体Aを引く力がはたらいています。↓

 

 

 

 

つまり物体Aにも一定の大きさの力がはたらき続けています。

 

そのため、物体Aも一定の割合で速さが増加していきます。(等加速度直線運動)

 

 

 

 

物体Bが落下を続けて床につくと、糸がたわんでしまいます。

 

こうなると、糸が物体Aを引く力はなくなります。↓

 

 

 

 

物体Aに運動方向にはたらく力がなくなるので、物体Aは等速直線運動をします。(もし摩擦があれば速さは減少します)

 

 

 

 

物体A・Bの運動のようすをグラフにすると↓のようになります。