解決済み

写真の問題を慣性力を使って解いてみたいのですが、解説を見ると地上から物体cを見た運動方程式と、滑車pに観測者を置いた時に作れる慣性力を使った式の計3つが載っていました。


なんとなく解法の流れはわかるのですが、腑に落ちない部分があります。


滑車pに観測者を乗せた時に立てた式から導出した数値を、地面に観測者を置いた時に立てた物体cの式に代入してもいいのでしょうか。

結果としてそれで答えが出るので、代入してもいいのでしょうが、違和感があります。


考えすぎなのかもしれませんが、教えていただけるとありがたいです。

よろしくお願いいたします。

ベストアンサー

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滑車 P\mathrm{P} から見たおもり A,B\mathrm{A,B} の運動方程式を考える場合は、慣性力を考えるために滑車 P\mathrm{P} の加速度が必要です。

滑車 P\mathrm{P} とおもり C\mathrm{C} の加速度の大きさは等しいので、地面から見たおもり C\mathrm{C} の運動方程式を考えればおもり C\mathrm{C} の加速度が出ます。


どの系から見ていても物体の速度や加速度は変わりません。見え方が変わるだけです。

代入が何を指しているのかわかりませんが、どの系から見た速度・加速度なのかを意識するとよいと思います。非慣性系で求めたなら慣性系に変換する必要がありますね。


ちなみに、今回はおもり C\mathrm{C} と滑車 P\mathrm{P} の加速度および張力、おもり A,B\mathrm{A,B} の加速度および張力、の合計 44 つの未知数があるため、式は 44 つ必要です。

そのため、おもり A,B,C\mathrm{A,B,C} と滑車 P\mathrm{P} の運動方程式を考えなければなりませんが、滑車 P\mathrm{P} は質量がないので運動方程式はつり合い式になります。


補足

運動方程式 ma=Fma=F において、a=0a=0 でなかったとしても m=0m=0 だった場合、F=0F=0 になって力がつり合っているということです。

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