まとめ
- 力で得をする
- 道具を用いることで、物体を動かすのに必要な力を本来の重さよりも小さくすること
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」に基づいています。これは、道具を使っても使わなくても、物体に対して行う仕事の量（力×距離）は変わらないという法則です。道具を利用して必要な力を小さくした場合、その分だけ力を加える距離を長くしなければならず、結果としてエネルギーの総量は節約できません。
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）」では、半径の大きい輪を回すことで、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ます。これはテコの原理を回転に応用したものであり、半径の比率に応じて必要な力を軽減させることが可能です。
具体的な計算例として、半径4cmの軸と半径6cmの輪を持つ輪軸を考えます。このとき、左右の「力×半径」の値が等しくなると回転が止まり静止します。例えば、軸側に3gの重りを下げた場合、輪側を2gの力で引けば（3×4＝2×6）釣り合います。また、半径比が1:2の輪軸で100gの物体を持ち上げる際、引く力は50gで済みますが、引く距離は物体の移動距離の2倍必要です。
滑車の場合も同様です。120gの物体を持ち上げる際、動滑車を1つ使うと力は60gになりますが、動滑車を2つ組み合わせると、手で引く力はさらに半分の30gまで軽減されます。このように、道具を組み合わせることで「力で得をする」度合いを大きくできますが、その分だけ操作する距離が長くなる点に注意が必要です。
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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