回そうとするはたらき

一般小学生

まとめ

解説

てこの原理において、物体を回転させようとする力は、支点からの距離が遠いほど、また加える力が大きいほど強くなる。例えば、支点が左端にある長さ100cmの棒を想定する。支点から20cmの地点に50gのおもりを吊るした場合、回転させる力は「50g × 20cm = 1000」となる。この棒を右端(支点から100cm)でばねばかりなどを用いて支え、水平に保つには、「1000 ÷ 100 = 10g」の力が必要になる。

また、物体が静止して水平を保つためには、回転させる力のつり合いに加えて、上下方向の力のつり合いも重要である。先ほどの例では、下向きに合計60g(おもり50g + 右端を引く力10g)の力がかかっている場合、支点にはそれらを支えるための60g分の上向きの力が働いている。このように、回転のモーメントと上下の荷重の両方がバランスを保つことで、物体は動かずに静止する。

コラム

この原理は「輪軸(りんじく)」にも応用されている。ドライバードアノブ自転車のペダルなどは、半径の異なる円を組み合わせることで、半径の比を利用して小さな力を大きな回転力に変えている。また、複雑な形状の物体であっても、その重さが一点に集中しているとみなせる「重心」を支えることで、物体を水平に保つことが可能である。

小学生のみなさんへ

てこを使って物を持ち上げたり、シーソーで遊んだりするとき、物を「回そうとする力」がはたらいています。この力は、おもりの重さと、支点してん(ささえている場所)からの距離きょりをかけ算して計算します。

たとえば、左のはしを支点してんにした100センチの長い棒があるとします。支点してんから20センチのところへ50グラムのおもりを下げると、棒を回そうとする力は「50×20」で「1000」になります。これを右のはし(100センチのところ)でささえて水平にするには、10グラムの力ですみます。遠くをささえるほど、小さな力で持ち上げることができるのです。

身の回りでは、ドアノブやドライバー、自転車のペダルなどにこの仕組みが使われています。小さな力で大きなものを回せるのは、この「回そうとするはたらき」をうまく利用しているからです。

ルラスタコラム

モビール」という飾りを知っていますか?色々な形のおもちゃが糸でつながっていますが、どれも地面と水平にバランスをとっています。これは、それぞれの場所で「回そうとする力」がぴったり同じになるように計算して作られているからなのです。

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