一様な太さの棒

一般小学生

まとめ

一様な太さの棒
材質が均一で、どの部分を切断しても断面積が等しい理想的な棒のこと

解説

物理学の「力のモーメント」や「重心」を扱う問題において、計算を簡略化するために設定されるモデルです。一様な太さの棒では、密度がどこでも一定であるため、棒全体の重力作用する点(重心)は、必ず棒の長さのちょうど中心(中点)に位置します。

実生活の物体は、先端が細くなっていたり材質にムラがあったりすることが多いですが、物理の基礎問題では「一様な太さ」と仮定することで、複雑な積分計算をせずに重心を特定できます。

項目 一様な太さの棒 一様でない棒
断面 どこでも一定 場所によって異なる
重心の位置 長さのちょうど中心 重い方に偏る
計算の難易度 容易(幾何学的中心) 複雑(実験や計算が必要)
コラム

複数の棒を繋ぎ合わせた場合の重心計算も重要です。例えば、長さ30cmで重さ100gの棒Aと、同じ長さ30cmで重さ20gの棒Bを繋いで全長60cmにした場合を考えます。棒Aの重心は左端から15cm、棒Bの重心は左端から45cmの地点にあります。全体の重心Gは、それぞれの重心間の距離30cmを重さの逆比(20:100=1:5)に内分する点となるため、棒Aの重心から5cm右、つまり左端から20cmの地点になります。

小学生のみなさんへ

はしから はしまで、太さが ずっと 同じ ぼうのことです。このような ぼうは、ちょうど まんなかの ところで おもさの バランスが とれるようになっています。理科の もんだいなどで よく でてくる ぼうの 形です。

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