中学受験理科「輪じく」つり合いとひもが動く距離

理科

てこを利用した道具の中に、輪じくという道具があります。今回は輪じくのつり合いについて学習します。

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「輪じく」基本問題

:下の図は、半径5cmの小さなじくに、半径10cmの大きい輪を組み合わせて作った輪じくである。輪をどちらかに回すと、じくも同じ向きに回るしくみになっている。これについて、以下の各問いに答えよ。

輪軸1

(1)図のとき、輪じくをつり合わせるには、手で何gの力で引くとよいか。

(2)30gのおもりを20cm引き上げるには、手で何cm引けばよいか。

(3)次の中で、輪のしくみを利用しているものをすべて選び、記号で答えよ。
ア ドライバー  イ 虫メガネ  ウ はさみ
エ 自動車のハンドル  オ ばねはかり

【問題DL】輪じく

輪じく

半径の小さいじくに、半径の大きい輪を組み合わせて、半径の大きい輪を回すと半径の小さいじくが同じ向きに回るようにしたものを輪じく(りんじく)といいます。輪じくを使うと、小さい力で大きな力が発揮できるようになります。

輪じくのしくみは、てこのしくみと全く同じです。じくと輪の半径を支点からの距離として、バランスを考えます。

輪軸2

輪軸がつり合う条件

てこと全く同じ仕組みなので、輪じくがつり合っているとき次の式が成り立ちます。

じくにかかる力✕じくの半径=輪にかかる力✕輪の半径

また、じくと輪の半径の比と、じくにかかる力と輪にかかる力が逆比になることを利用してもいいでしょう。

輪軸3

輪じくとひもの動き

じくと輪の半径が違うので、輪じくを引く長さとじくが巻き上げる糸の長さには次のような関係が成り立ちます。

じくのひもの動き:輪のひもの動き=じくの半径:輪の半径

じくの半径:輪の半径が1:2の場合、じくが巻き上げるひもの長さ:輪のひもを引く長さも1:2になるのです。

輪軸4

輪じくを利用した道具

輪じくを利用した道具には次のようなものがあります。

  • 自動車のハンドル
  • ドライバー
  • きり
  • ドアノブ
  • 水道の蛇口
  • 鉛筆削り

「輪じく」基本問題 解答


(1)15g (2)40cm (3)ア、エ

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