滑車の問題はよく出される
『消防設備士乙種６類』の機械に関する基礎知識の問題では、滑車に関する計算問題がよく出題されています。
ここでは、「どうも計算問題は苦手やな」という方にも、できるだけ分かるよう解説しています。
「みのおか式消防設備士乙種6類通信講座」のレポート問題でも、滑車に関する問題を入れておりますので、ぜひチャレンジしてみてください。
【滑車に関する例題】
図のような100［Ｎ］の物体を持ち上げる場合、ロープを引くのに必要な力は何［Ｎ］以上か？
【考え方】
ここでは２種類の滑車があります。
・動滑車…滑車の軸が天井に固定されていないもの
・定滑車…滑車の軸が天井に固定されているもの
ここで加える力は
・動滑車…1/2
・定滑車…変わらない
例題では
１００[Ｎ]の物体→
・動滑車…加える力は1/2なので、
１００[Ｎ]の1/2は50[Ｎ]
・定滑車…加える力は変わらないので、50[Ｎ]
「5０[Ｎ]以上の力でひもを引けばよい」が答えになります。
【演習問題】
図のような100［Ｎ］の物体を持ち上げる場合、ロープを引くのに必要な力は何［Ｎ］以上か？
【答え】
演習問題では
１００[Ｎ]の物体→
・動滑車…加える力は1/2なので、
1個目の動滑車
１００[Ｎ]の1/2は50[Ｎ]
2個目の動滑車
5０[Ｎ]の1/2は25[Ｎ]
・定滑車…加える力は変わらないので、25[Ｎ]
「25[Ｎ]以上の力でひもを引けばよい」が答えになります。
【補足説明】
滑車に関する種類と定義
滑車とは、中央に軸を持つ回転可能な円盤と、その円盤を支持する構造部で構成される機械です。
円盤の外周にはロープやベルトなどの索状物をかけて、力の方向を変えたり、力の大きさを変えたりする目的で使われます。
滑車には、取り付け方や組み合わせ方によっていくつかの種類があります。代表的なものは以下の通りです²。
・定滑車：滑車の軸が固定されているもので、ロープの方向を変えることができますが、力の大きさは変わりません。
・動滑車：滑車の軸が固定されていないもので、ロープを引っ張ると滑車も動きます。
ロープの方向は変わりませんが、力の大きさは半分になります。
・組み合わせ滑車：定滑車と動滑車を組み合わせたもので、小さな力で重い荷物を持ち上げることができます。
滑車は単純機械の一種として古くから使われており、クレーンやエレベーターなどに応用されています。
また、滑車装置を使って荷物を持ち上げる時に必要な力や移動距離を計算することができます。
滑車に関する規格や法令は、日本産業規格（JIS）や労働安全衛生法などによって定められています。
例えば、JISでは滑車の形状や寸法、強度などについて規定しています。
労働安全衛生法では、滑車装置を使用する際の安全基準や点検方法などについて規定しています。
