てこのつり合い

一般小学生

まとめ

解説

てこが水平に静止して平衡を保つためには、2つの物理的条件を同時に満たす必要があります。第一の条件は「回転のつり合い」です。支点から各作用点までの距離と、そこに加わる力の積である「モーメント(回転させるはたらき)」を計算し、左回りと右回りの合計が等しくなることで、てこは回転を停止します。

第二の条件は「上下方向の力のつり合い」です。てこに吊るされたおもりの重さや棒自体の重さ(下向きの力)の総和と、支点やばねばかりが支える抗力(上向きの力)の総和が一致しなければなりません。この2つの視点からバランスを考えることが、複雑なてこの問題を解く鍵となります。

コラム

実戦的な計算においては、棒自体の重さを考慮することが不可欠です。太さが一様な棒であれば、その幾何学的な中心である「重心」に全質量が集中しているものとしてモーメントを算出します。この原理は、半径の異なる円筒を組み合わせた「輪軸」や、複数の支点を持つ「モビール」などの構造にも広く応用されています。

小学生のみなさんへ

てこが、右にも左にもかたむかずに、まっすぐ止まっていることを「てこのつり合い」といいます。てこがつり合うためには、2つのルールがあります。

1つは、右に回そうとする力と、左に回そうとする力が同じであることです。この力は「おもりの重さ × 支点してんからの距離きょり」で計算できます。左右のこの数字がぴったり同じになると、てこは水平に止まります。

もう1つは、上向きの力と下向きの力が同じであることです。おもりの重さだけでなく、ぼう自体の重さも考えなければなりません。ぼうの重さは、ちょうど真ん中の「重心じゅうしん」という点にすべての重みが集まっていると考えて計算するのがコツです。

ルラスタコラム

てこの原理を応用した道具は、身の回りにたくさんあります。ハサミピンセット、さらには重い荷物を持ち上げるクレーン車まで、てこの仕組みが使われています。エジプトのピラミッドを作るときにも、大きな石を動かすためにてこが使われたといわれているんですよ。

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