まとめ
- てこを回転させる能力の大きさのことで、物理学では「力のモーメント」と定義される。
- 「支点からの距離」と「作用する力の大きさ」の積によって算出される。
- てこが水平に静止するためには、回転力のつり合いと、上下方向の荷重のつり合いの双方が成立している必要がある。
解説
てこの回転の強さは、支点から力が加わる点までの距離に、その力の大きさを乗じて求めます。一様な太さの棒を用いる場合、棒自体の重さも考慮しなければなりません。棒の重さはその中心である「重心」にすべて作用しているものとして扱い、支点が重心から外れている場合には、棒の重さも回転させる力(モーメント)の一部として計算に含めます。
実戦的な解析においては、まず力を矢印で図示し、支点を基準に「右回りの回転力」と「左回りの回転力」を整理します。これらが等しくなることで、てこは回転せずに静止します。また、棒を支える支点には、おもりの重さと棒自体の重さの合計に等しい上向きの反力が働いており、上下方向の力のバランスも保たれています。このように、回転の均衡と並進の均衡の双方を考慮することが、てこのつり合いを理解する鍵となります。
てこを回そうとする力は、おもりの重さと、支点からの距離をかけ算して計算します。これを「モーメント」とよぶこともあります。左右の回そうとする力が同じになると、てこは水平に止まります。
計算するときは、ぼう自身の重さにも注意が必要です。太さが同じぼうなら、真ん中に重さがかかっていると考えます。もし支点が真ん中からずれているときは、ぼうの重さもてこを動かそうとする力として計算に入れなければなりません。
てこが動かないときは、左右の回そうとする力が同じなだけでなく、上向きの力と下向きの力も同じになっています。たとえば、ぼうとおもりの重さの合計が100グラムなら、支点をささえる力も100グラムになります。
てこの原理は、はさみやピンセット、さらには自転車のブレーキなど、身の回りのたくさんの道具に使われています。小さな力で大きなものを動かせるのは、この「回そうとするはたらき」をうまく利用しているからなんですよ。
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