こんにちは。Horyです。
前回の記事では拘束条件について簡単にまとめました。
今回の記事では定滑車に関する拘束条件の問題に取り組みます。
今回も頑張りましょう。
問題1 拘束条件 定滑車
以下に示すのはこの記事で取り組む問題です。
この問題を例に解説します。以下に図を示します。
この問題ですが、拘束条件ももちろん大事ですが、作用・反作用の法則も非常に大切になります。以下の記事で復習しておいてください。
事前準備 板・荷物にかかる力
まずは、板や荷物にかかる力を洗い出しましょう。
- 荷物にかかる力_青字
- 地球が荷物を引く重力・・・Mg
- 板が荷物に与える力・・・N1
- この2つの力は釣り合っている
- 板にかかる力_赤字・緑字
- 地球が板を引く重力・・・mg
- 荷物が板に与える力・・・N1
- 板の接地面が板に与える力・・・N2
- 糸が板を引く力(糸は板と繋がってるので張力働く)・・・T
- この4つの力は釣り合ってる
事前準備は完了です。
ここで、この記事では触れませんし、図には板と荷物にかかる力しか示していませんが・・・
練習として、板・荷物・人・糸にかかる力を全て割り出してそれらの反作用を考えてみてください。
問題1 解答・解説
事前準備で説明した板と荷物にかかる力の釣り合いの式を立てて連立すれば良いです。
問題2 拘束条件 定滑車
以下に示すのはこの記事で取り組む問題です。
この問題を例に解説します。以下に図を示します。
（1）・（2）解答・解説
A君と板にかかる力を洗い出します。
- A君にかかる力_青字・緑字
- 地球がA君を引く重力・・・Mg
- 板がA君に与える力・・・N1
- 紐がA君を引く力・・・T
- この3つの力は釣り合っている
- 板にかかる力_赤字・緑字
- 地球が板を引く重力・・・mg
- 荷物が板に与える力・・・N1
- 板の接地面が板に与える力・・・N2
- 糸が板を引く力(糸は板と繋がってるので張力働く)・・・T
- この4つの力は釣り合っている
作用反作用は自習とします。自分でやってみてください。
A君と板の力の釣り合いの方程式を連立させて解きます。
（3）解答・解説
以下の2つの条件が非常に大切です。
- 板が地面から離れる・・・地面が板に及ぼす力が0に⇔N1=0
- A君は板より離れない・・・N2≧0
ただし、座標軸は鉛直上向きを正とします。
以上が求める条件です。
