滑車の機械的利益計算機
400 Nの荷重を4本のロープで支えると、理想機械的利益は4、引っ張る力はわずか100 Nです。支えるロープの本数と荷重を入力すると、機械的利益、引っ張り力、1本あたりの負担が分かります。ブラウザで無料で使えます。
- 無料
- ブラウザで動作
- 登録不要
- データは端末の外に出ません
無料で実行
計算例
- 区間数
- 4
- 荷重の力
- 400
- 機械的利益
- 4
- 理想機械的利益
- 4
- 引っ張り力
- 100
- 力低減比
- 4
滑車装置は、荷重を同じロープの複数の綱に分担させることで力を増幅させます。教科書の理想モデル(質量ゼロのロープ、摩擦のない滑車)では、機械的利益は動滑車を支えるロープ区間の数に等しくなります。4本の綱が荷重を支える場合、理想機械的利益は4で、一定の引っ張り力は荷重の4分の1です。学生はこの関係を滑車装置の宿題に使い、教師は解答キー用の決定論的なオラクルを必要とし、研究室のスタッフは実際の効率を測定する前に装置の規模を決めます。この計算機は正の整数の区間数と非負の荷重を受け付け、理想IMA、引っ張り力、区間あたりの荷重、短い構成ラベルを返し、区間数ゼロを拒否するため、呼び出し側がゼロ除算を行うことはありません。
滑車の理想機械的利益の定義
固定滑車と動滑車にロープを通し、動滑車に吊るされた荷重の重さを複数の垂直区間で分担するところから始めます。理想モデルでは、各区間がロープの自由端に加えられた引っ張り力に等しい同じ張力を担います。
自由物体の垂直方向のつり合いから、区間数nと張力の積が荷重に等しいことが求められ、これを整理すると理想機械的利益IMAはnに等しく、引っ張り力F_eは荷重をnで割った値になります。固定滑車1個はnが1で、力の向きを変えるだけで力は増幅しません。動滑車1個は通常nが2になります。
古典的なgun tackle、luff tackle、double tackleは多くの教科書図でそれぞれ3、4、5本の支持区間に対応し、より大きなblock and tackleの組み合わせは単純にnをさらに増やします。理想IMAは摩擦損失、ロープの伸び、滑車の慣性を無視します。
実際のシステムでは実機械的利益がIMAを下回り、効率はAMAをIMAで割った値になります。このページは検索意図を明確に保つため、区間数と荷重からの理想の閉形式のみに意図的に答えます。区間数は正の整数でなければならず、ゼロは支持する綱が存在せずゼロ除算が無意味になるため無効な入力として拒否されます。
荷重は有限かつ非負でなければならず、重さが暗黙に負にされることはありません。
送信する内容と返ってくる内容
segmentsは支持するロープ綱の数nで、1以上の正の整数でなければなりません。loadは保持またはゆっくり持ち上げる重量または力で、引っ張り力をニュートンで得たい場合は通常ニュートン、あるいは一貫した任意の力の単位です。
典型的な確認としては、4区間と荷重400単位でIMAが4、引っ張り力が100、2区間と100で引っ張り力が50、1区間と50で力の増幅なしに引っ張り力が50などがあります。宿題や簡易チェックには無料のブラウザフォームを使い、大量の解答キー、実習準備シート、採点オラクルが必要な場合はスクリプトから同一のコントラクトを呼び出してください。
複数段階の実習では単位を一貫させてください。荷重がキロニュートンなら、隠れた換算なしにレポートが一貫するよう、引っ張り力も同じ単位で報告されます。
滑車の機械的利益計算機が実務で登場する場面
中等教育や大学初年次の物理コースでは滑車装置の図を課題とし、自由物体図で支持綱を数え、効率の問題の前に理想の引っ張り力を求めさせます。信頼できる単一のオラクルは採点とデモ準備を高速化します。舞台の吊り込み、ヨット、救助訓練のスタッフは、安全率と実摩擦による低減を適用する前の第一段階として、綱の数と積載重量から装置の規模を決めます。
メイカースペースやSTEM普及プログラムは、数えた通し方のパターンを予想引っ張り力に変換し、学生がバネばかりと予測を比較できるようにします。機械設計メモは、巻き上げ試験の文書化で測定されたAMAの横に理想IMAを記すことがよくあります。
後で測定した引っ張り力からの実機械的利益、滑車の効率、巻き上げにおける仕事と動力、斜面での力の低減が必要になった場合は、この理想滑車の機械的利益計算機ページに詰め込むのではなく、別の検索意図とランディングとして扱ってください。
活用例
宿題・試験の解答キー
支持綱の数から理想IMA = nと引っ張り力F_e = load/nを計算し、学生と自動採点が単一の閉形式の正解を共有できます。
滑車装置の実習準備
バネばかりで実際の引っ張り力と効率を測定する前に、滑車装置の理想引っ張り力を予測します。
吊り具・巻き上げ機のサイジング草案
安全率や摩擦低減の前の第一段階として、数えた支持区間と積載重量を理想引っ張り力に変換します。
よくある質問
滑車装置の理想機械的利益とは何ですか?
理想モデルでは、IMAは荷重を分担するロープ区間の数nに等しくなります。引っ張り力は荷重をnで割った値です。
摩擦や効率は含まれますか?
いいえ。 このページは理想IMAのみを返します。実機械的利益と効率は別の問題であり別のランディングです。
segmentsは分数でもよいですか?
いいえ。 支持綱の数は正の整数(n ≥ 1)でなければなりません。
料金はいくらですか?
ブラウザツールは無料でローカルで動作します。無効な入力は課金されません。
定滑車と動滑車では、支えるロープは何本になりますか？
定滑車1つでは支えるロープは1本で、力の向きを変えるだけで力は増えません。動滑車1つでは通常2本になり、必要な引っ張り力は半分になります。
関連ツール
開発者向け — APIアクセス
このページの機能はすべてAPIからも利用できます。自社システムに組み込みたいチーム向けのセクションです。それ以外の方は上のツールをそのままお使いください。
エンドポイント
Bearerトークンで認証し、POST1回でタスクをキューに登録します。結果はWebhookまたは署名付きリンクで受け取れます。
お使いのスタックから呼び出す
curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/mech/pulley-mechanical-advantage \
-H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"segments":4,"load":400}'const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/mech/pulley-mechanical-advantage", {
method: "POST",
headers: {
"Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
"Content-Type": "application/json"
},
body: JSON.stringify({
"segments": 4,
"load": 400
})
});
const { task_id } = await res.json();import os, requests
res = requests.post(
"https://api.kit.forhosting.com/mech/pulley-mechanical-advantage",
headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
json={
"segments": 4,
"load": 400
},
)
task_id = res.json()["task_id"]<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/mech/pulley-mechanical-advantage", false, stream_context_create([
"http" => [
"method" => "POST",
"header" => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
"content" => '{"segments":4,"load":400}',
],
]));
$task = json_decode($res, true);body := bytes.NewBufferString(`{"segments":4,"load":400}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/mech/pulley-mechanical-advantage", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)リクエスト例
{
"segments": 4,
"load": 400
}レスポンス例
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "mech.pulley_mechanical_advantage",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}非同期APIです。task_idは即時に返ります。ポーリングは1秒あたり1リクエストまでです。
料金
単価はすべて公開しています。トークン換算や独自クレジットはありません。失敗したタスクは課金されません。
エラー
| HTTP | コード | 意味 |
|---|---|---|
401 | unauthorized | APIキーが無効か、指定されていません。Authorizationヘッダーを確認してください。 |
402 | insufficient_balance | 残高が不足しています。チャージ後に再度お試しください。 |
404 | unknown_type | 指定されたタスクタイプは存在しません。タイプ名を確認してください。 |
429 | rate_limited | リクエストが多すぎます。しばらく待ってから再度お試しください。 |
技術的な注記
滑車の理想機械的利益の定義
パイプラインは決定論的な浮動小数点演算であり、乱数シード、時刻、ネットワーク呼び出し、モデルのドリフトがないため、同一の入力は常に同一のJSONを生成します。
送信する内容と返ってくる内容
segmentsとloadのフィールドに必須の有限数値を2つ送信します。フィールドの欠落、非数値の文字列、NaN、Infinity、ゼロまたは負の区間、非整数の区間、負の荷重はinvalid_inputで失敗し、課金されません。成功時の応答は、整理されたsegmentsとload、ともにnに等しいmechanical_advantageとideal_mechanical_advantage、荷重をnで割ったeffort_force、再びnに等しいforce_reduction_ratio、同じ商に等しいload_per_segment、single_fixed_pulley、single_movable_pulley、gun_tackle、luff_tackle、double_tackle、block_and_tackleなどの短いラベルであるconfiguration、idealに設定されたmodel、単位のヒントオブジェクト、メソッドideal_pulley_supporting_segments、数式文字列「IMA = n; F_e = load/n」を返します。成功したAPI呼び出しの料金は公開されている基本料金$0.002/件で、検証失敗はプリペイド残高を消費しません。
滑車の機械的利益計算機が実務で登場する場面
この機能は純粋な計算エンジンであるため、API料金は公開されている基本料金$0.002/成功件で、検証失敗は残高を消費しません。
技術的な質問
segmentsがゼロの場合はどうなりますか?
リクエストはinvalid_inputで失敗します。支持区間がゼロでは機械的利益を得られず、ゼロ除算になります。