一般小学生
まとめ
【定義】 小さい輪(軸)に固定された重い物体を、大きい輪(輪)を回転させることで、本来の重さよりも小さい力で持ち上げること、またはその仕組みによって必要な力を軽減することを指す。
まとめ
道具を使うことで必要な力を小さくできるが、その分だけ動かす距離が長くなるため、結果として必要なエネルギー(仕事)の量は変わらない。これを「仕事の原理」と呼ぶ。
解説
「力で得をする」という現象は、物理学における「仕事の原理」に基づいている。例えば、半径の異なる2つの円輪を固定した「輪軸(りんじく)」において、半径の大きい輪を回すと、半径の小さい軸に吊るされた重い物体を小さな力で動かすことができる。これはテコの原理を回転に応用したものである。ただし、物理的な仕事(力 × 距離)の総量は保存されるため、力で得をした分だけ、手を動かす距離は長くなる必要がある。このため、エネルギーそのものを節約しているわけではない点に注意が必要である。日常生活ではドライバーやドアノブ、自転車のペダルなどにこの仕組みが応用されており、人間が発揮できる力以上の作業を可能にしている。
小学生のみなさんへ
重いものを持ち上げるときに、道具を使って「ふつうよりも軽い力」で動かせるようになることを「力で得をする」といいます。例えば、小さいタイヤと大きいタイヤがつながった道具(輪軸)では、大きいほうを回すと、小さいほうについている重いものをかるがると持ち上げることができます。ただし、力は軽くてすみますが、その分だけ手をたくさん動かさなければいけません。力は「おトク」になっても、がんばる合計の量は変わらないというルールがあります。
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