物理の、動滑車と輪軸を組み合わせた問題です。

Question

物理の、動滑車と輪軸を組み合わせた問題です。輪軸の問題を解いたことがなく、考え方がわからないので教えてください。
解答は、ばねばかりの値20グラム、おもりの移動距離5センチでした。

Answer 1

動滑車を引っ張るロープには それぞれ
重り＋滑車自重 の半分の荷重
ロープは 滑車が上がる距離の2倍引っ張る。

これが動滑車の原則。

なので 輪軸側にかかる荷重Wは
W=60+20=80g/2=40g
これが径の細い軸にかかる。

輪軸の原則
回転数は（回転角）は同じなので
回転した円周は 小の輪軸L1とすれば
大の輪軸の円周L2は 半径の比に比例
大の半径R 小の半径ｒとして
L2=(R/r)L1 と言う関係が有る。

2倍の半径なら2倍の長さになる。
L2＝２L1
（円周＝2πr なので 半径2倍なら円周も2倍）

力はてこの原理（またはモーメント計算）と同じで
小にかかる力F1ｘ小の半径r＝大にかかる力F2ｘ大の半径R
半径が2倍になると力は半分(3倍なら1/3になる）
F1r=F2R （F2=F1(r/R) と言う関係）
R=2r なので
F1r=F2(2r)
F2=F1/2

だからバネばかりには 小の輪軸にかかる力の半分
W/2=20g がかかる。

写真に無いが ４番目くらいが20gのはず。

では距離は
Aが20cm下がった と言う事は 小の輪軸が回転した円周はその半分なので
10cmだけ回転
重り＝動滑車は さらにその半分だけ上がるので
5cm

多分4番が 20g と 5cmではないか。