下向きの力

一般小学生

まとめ

【定義】
下向きの力とは、吊るされたおもりや棒自体の重さによって、鉛直下向き(重力の方向)に作用する力のことである。てこにおいては、回転運動を生じさせる要因となるほか、支点にかかる全荷重を決定する要素となる。

まとめ

てこが水平に静止するためには、支点を中心とした「回転させるはたらき(モーメント)」の左右の合計が等しくなることと、上下方向の力がつり合っていることの2つの条件を満たす必要がある。

解説

てこは支点・力点・作用点の三点の位置関係によって分類される。力点が支点と作用点の間にある道具には、ピンセットや和ばさみ、トングなどがある。てこの水平を保つための第一の条件は、回転させるはたらきのつり合いである。おもりの重さと支点からの距離の積(モーメント)が左右で一致したとき、てこは回転せずに静止する。例えば、左右の目盛り「6」の位置に20gのおもりを吊るした場合、計算式は 20 × 6 = 120 となり、左右のモーメントが等しくなるため平衡状態となる。第二の条件は、上下方向の力のつり合いである。左右に20gずつのおもりを吊るした場合、下向きの力の合計は40gとなる。このとき、支点にはそれに対抗する40gの上向きの力が働き、上下の力が相殺されることで、てこが上下に移動することなく安定して保持される。

小学生のみなさんへ

てこにおもりをぶら下げると、下向きに力がかかります。てこが水平にピタッと止まるには、左右の「重さ×きょり」を計算した答えが同じにならなければいけません。また、ぶら下げたおもりの重さは、すべて真ん中の「支点」が上向きの力で支えています。ピンセットやトングも、このてこの仕組みを使った便利な道具です。

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