一般小学生
まとめ
- 輪軸（りんじく）を構成する複数の同心円状の輪のうち、最も半径が大きい外側の輪のこと。
- 中心の回転軸を支点、各輪の半径を「てこの腕」として捉えることで、てこの原理を回転運動に応用できる。
- 半径が大きいため、てこの原理により、より小さな力で軸を回転させたり、大きな荷重と釣り合わせたりすることが可能。
解説
輪軸は、半径の異なる複数の輪が同じ軸に固定され、一体となって回転する装置です。この装置における回転のつり合いは、てこの原理と同様に「力 × 半径（支点からの距離）」のモーメントの関係で決まります。
例えば、半径6cmの大輪と半径3cmの小輪を組み合わせた場合、大輪に40gのおもりを吊るすと、小輪側には80gのおもりを吊るすことで回転が静止し、つり合いが成立します（40g × 6cm = 80g × 3cm）。また、半径4cmの中輪に60gのおもりを吊るした場合でも、半径6cmの大輪を40gの力で引くことで静止させることができます。このように、半径の大きい大輪側を操作することで、小さな入力で大きな出力を得られるのが輪軸の利点です。
小学生のみなさんへ
輪軸という、大きさのちがう円を組み合わせた道具の中で、一番外側にある大きな円のことを「大輪」とよびます。
この仕組みは「てこの原理」と同じです。中心を支点にして、円の半径をてこのうでの長さとして考えます。大輪は半径が長いため、小さな力で重いものを持ち上げることができます。
たとえば、半径が6cmの大輪と、半径が3cmの小輪があるとします。大輪を40gの力でおすと、小輪につるした80gの重りと同じ力になります。このように、大きな円を使うと力が少なくてすむので、いろいろな道具に使われています。
ルラスタコラム
水道の蛇口（じゃぐち）やドライバーの持つところも、実は「大輪」の仕組みを使っています。もし、ドライバーの持つところが細い棒のままだったら、ネジを回すのにとても大きな力が必要になってしまいます。持ち手を太く（大輪に）することで、楽に回せるよう工夫されているのですね。
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