未来の得点力へ!物理基礎 問題演習「滑車でつながれた2物体の運動」【高校物理対応】

今回の問題

dynamics#27

【設問別解説】考え方から計算プロセスまで徹底ガイド

この問題のテーマは「滑車でつながれた物体の運動方程式」です。
問題を解く上で鍵となる物理法則や概念は以下の通りです。

  • 運動方程式 (\(ma=F\)): 複数の物体が連動して動く問題では、それぞれの物体に着目し、個別に運動方程式を立てることが基本です。
  • 力の図示: 各物体にはたらく力を(重力、張力、垂直抗力など)を漏れなく正確に図示することが、正しい立式の第一歩です。
  • 運動の拘束条件: 糸でつながれているため、AとBの加速度の大きさは等しくなります。また、糸の張力の大きさも両物体で共通です。

基本的なアプローチは以下の通りです。

  1. (1)では、まず物体Aと物体Bそれぞれにはたらく力を図示します。次に、それぞれの運動方向を正として、各物体について運動方程式を立てます。
  2. (2)では、(1)で立てた2つの運動方程式を連立させて解き、加速度\(a\)を求めます。
  3. (3)では、(2)で求めた加速度\(a\)の値を、(1)で立てた運動方程式のいずれかに代入して、張力\(T\)を求めます。

問(1)

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共田 誠(まこと先生)

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共田 誠(まこと先生)

高校物理講師・プロ家庭教師 / 指導歴14年

上智大学理工学部物理学科卒。私立高校の非常勤講師として進学クラスから基礎クラスまで幅広く担当。大手家庭教師センター3社でプロ家庭教師を経験し、現在はオンライン専門で全国の高校生を個別指導中。

暗記物理の撲滅」を掲げ、生徒の思考のクセを診断・矯正するドクター型アプローチで指導。表面的なテクニックではなく、初見の問題に強い思考力を育てる。

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