【中学受験】サピックス5年生 理科「滑車と輪軸」の攻略ポイント

今週の攻略ポイント

皆さんこんにちは。
SS-1理科講師の村橋です。

サピックス5年生の皆さんへ、今週の理科の攻略ポイントをお届けします！

「滑車と輪軸」の攻略ポイントは、解き方を固定することです。

➀滑車
➁滑車のパターン
➂輪軸

①滑車

滑車には、定滑車と動滑車の2種類があります。

この形は、天井などに固定されているので「定滑車」といいます。定滑車を使っても「引く力」も「引く距離」も変わりませんが、「引く向き」が変わります。

次に、この形は、ひもを引くとおもりと一緒に滑車も動くので「動滑車」といいます。

滑車の計算で、重さを問われた場合はてこの考え方で解きます。

長さ（距離）を問われた場合は相似の考え方で解きます。

そのため、「重さはてこ」「長さは相似」で解き方を覚えましょう。

「重さは半分で、長さは2倍で・・・」と言葉で覚えるよりも図で覚えた方が忘れにくくなります。

※「③輪軸」のところに図でまとめてありますので、参照してください。

また、定滑車と動滑車の引く向きを変える問題は、理由とセットで押さえましょう。

定滑車はひもを斜めの向きに引いても、引く力は変わりません。

しかし、動滑車はひもを斜めの向きに引くと、動滑車とおもりを「上＋横＝斜め」に引くことになるため、上向きに引くよりも大きな力が必要になります。

②滑車のパターン

滑車に重さがなければ、「おもりの重さ×おもりが動く距離＝手で引く力×手で引く距離」の関係になります。

たとえば、300gのおもりを10㎝持ち上げるとき、動滑車1つを使うと、150gの力で20㎝引くことになります。

つまり、「300g×10㎝＝150g×20㎝」が成り立ちます。

なお、滑車に重さがあると使えないので注意しましょう。

複雑な滑車は、「動滑車を何点で支えているか」を数えます。

図のような複雑な滑車は、「重さはてこ」「長さは相似」で解きづらいため、定滑車と動滑車の間に線を1本引き、「動滑車を何点で支えているか」を数えて、重さを均等に分けます。

たとえば、このような滑車なら、重さが500gのおもりを5点で支えているので、矢印の部分を手で引く力は500÷5＝100で100gとなります。

③輪軸

輪軸とは、大きさがちがう滑車を組み合わせたものです。蛇口やドアノブ、ハンドルなどに使われています。

輪軸の計算も動滑車と同様に、「重さはてこ」「長さは相似」で考えます。

「重さはてこ」「長さは相似」のまとめ

まとめ

滑車と輪軸は、解き方を固定することが大切です。

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