ファインマン講義4.2章：重量挙げマシンを視覚的に理解する
なぜリバーシブルではないウェイトリフティングマシンがリバーシブルよりも高く持ち上げることができないのかは私の現在の投稿に関連していますが、そのスレッドの誰もがファインマンの単純なマシンが視覚的にどのように機能するかを理解しているようです。私はしていません。
図4.1：
そして、ファインマン物理学講義4.2章からの抜粋：
非常に簡単なウェイトリフティングを図4-1に示します。この機械は3つのユニットを「強く」持ち上げます。1つのバランスパンに3つのユニットを配置し、もう1つのユニットに1つのユニットを配置します。ただし、実際に機能させるには、左の鍋から少しおもりを持ち上げる必要があります。一方、もう一方の鍋から少しおもりを持ち上げて少しごまかすと、3単位の重りを下げることで1単位の重りを持ち上げることができます。もちろん、実際のリフティングマシンでは、それを実行するために少し余分に追加する必要があることを認識しています。
ファインマンは用語をブレンドしているため、視覚化が困難になっています。その機械はシーソーのようです、私は理解しています。しかし、バランスパンに置かれた4つの正方形が「ユニット」なのか「ウェイト」なのかはわかりません。理由は次のとおりです。
- 1つのバランスパンに「3つのユニット」が置かれていると言われています。このことから、左側のバランスパンには3つの正方形があるため、1つの正方形= 1つの単位であると結論付ける必要があります。
- しかし、この機械は「3ユニット強い」と言われています。右側のバランスパンの1つの正方形が持ち上げられるので、1つの正方形= 1つの重りであると結論付ける必要があります。これが当てはまる場合は、設計が不十分な図に従う必要があります。単位の「強さ」が高い正方形は、大きく描くか、「強さ」を示す数字で注釈を付ける必要があります。
説明＃2に頼る傾向があります。これは、「1つのバランスパンに3ユニット配置されている」部分、つまり、右側のバランスパンの1つの正方形の重量が3ユニット「強い」ためです。
さらに悪いことに、彼は2つの異なる意味で動詞「lift」を使用しています。1つ目は、正方形を地面に対して上の位置に配置することです。2つ目は、正方形をマシンから外すことです（「リフト」を「オフ」と組み合わせて使用する場合）。
図の正方形は何ですか？単位または重み？「実際に機能させるために」とはどういう意味ですか？
回答
この機械が機能する方法は、角運動量の保存によるものです。左側の3つのボックス（別名ウェイト、別名ユニット）によって提供されるトルクは、右側のボックスによって提供されるトルクと釣り合います。したがって、天びんが回転し始めると、角運動量を維持するために、天びんが可動範囲の端に達するまで回転し続けます。
ただし、天びんが静止し始めた場合、外力が加えられない限り、天びんは永久に静止したままになります。ファインマンは、これを実際に行う方法を提案しています。左側から少しおもりを取り除くと、トルクは右側に支配され、機械は時計回りに回転します（つまり、1つのボックスが地球に向かって移動し、他の3つのボックスを持ち上げます）。対照的に、右側から少しおもりを取り除くと、左側の3つのボックスが右側の1つのボックスを持ち上げます。
あなたの特定の質問に関して
図の正方形は何ですか？単位または重み？
単位、重さ、箱...それらはすべて同じことを意味します。それらを1kgの質量と呼びます。
「実際に機能させるために」とはどういう意味ですか？
3つの箱が地面にある状態から始めて、それらを空中に持ち上げたい場合、「それを機能させる」とは、「3つの箱が空中にあるように天びんを動かすこと」を意味します。 。」
角運動量について話そうとすると、写真では、左側の運動量が右側の運動量よりも大きいと言えます。天びんが地面と平行であれば、モーメントは等しくなります。少しの重量を持ち上げるということは、機械を始動するのに十分なだけ持ち上げることを意味します。どちらかの側に回転し始めると、両側の運動量が変化するため、回転し続けます。したがって、少しの重量を取り除くということは、完全に重量を取り除くのではなく、少しだけ動かすことを意味します。3単位の強さは、3つの質量単位を1つの長さの単位の高さまで持ち上げることができるか、1つの質量単位を3つの長さの単位の高さまで持ち上げることができることを意味します。これが私の理解です。また、言うまでもなく、トルクの式：F xl、ここでFは力、xはベクトル積を意味します。