やじろべえ

一般小学生

まとめ

【定義】
支点から左右対称にアームを伸ばして重りを配置し、全体の重心を支点よりも低い位置に設定することで、倒れずに安定した平衡状態を保つ玩具。

まとめ

やじろべえが安定するのは、全体の重心が支点よりも下にあるからである。傾きが生じても重心が上がる方向に移動するため、重力によって元の安定位置に戻ろうとする「復元力」が働く。

解説

やじろべえが倒れそうで倒れない現象は、力学における「重心と安定性」の関係で説明される。通常、物体を一点で支える場合、重心が支点より上にあると、わずかな傾きで重心がさらに低くなる方向へ回転し、そのまま倒れてしまう。しかし、やじろべえは左右の重りによって全体の重心を支点(支えている点)の真下付近に持たせている。このとき、物体が左右に傾くと、重心の位置は必ず元の位置よりも高い位置へと移動する。位置エネルギーを最小にしようとする自然界の法則により、重心を再び下げようとする下向きの力(復元力)が発生し、振り子のように揺れながら元の安定した平衡状態に戻るのである。この原理は「安定な平衡」と呼ばれ、船舶の復原力や建築物の免震構造を考える上でも極めて重要な概念である。

小学生のみなさんへ

「やじろべえ」は、指先の上に乗せてもグラグラするだけで、なかなか下に落ちない不思議なおもちゃです。どうして落ちないのかというと、左右に長い「うで」があって、その先に重いおもりがついているからです。ポイントは、全体の重さの中心である「重心(じゅうしん)」が、指で支えているところ(支点)よりも低い場所にあることです。重心が低いと、少しななめになっても自分でもとの形にもどろうとする力がはたらきます。身の回りにあるクリップやストローなどを使っても簡単に作ることができるので、ぜひバランスのふしぎを体験してみてください。

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