一般小学生
まとめ
【定義】
太さが一様な棒とは、どの断面をとっても太さが同一で、密度が均一な棒のことである。このとき、棒の重心は幾何学的な中心(中央)に位置する。
まとめ
太さが一様な棒の重心は、常に棒の中央にある。棒の重さを考慮したつり合いを考える際は、棒全体の重さが重心一点にかかっていると見なし、支点を中心とした左右のモーメント(重さ×支点からの距離)が等しくなるときに棒は水平に静止する。
解説
太さが一様な棒において、その自重による「回転させようとするはたらき(モーメント)」を計算する場合、重心である棒の中央に全重量がかかっていると仮定する。例えば、長さ100cm、重さ40gの一様な棒を、左端から20cmの地点で支える場合を考える。棒の重心は左端から50cmの位置にあるため、支点から重心までの距離は30cmとなる。このとき、左端に60gのおもりを吊るすと、左側のモーメントは「60g × 20cm = 1200」、右側の棒の自重によるモーメントは「40g × 30cm = 1200」となり、両者が等しいため棒は水平につり合う。一方、バットのように太さが一様でない棒では、重心は太い(重い)方に寄る性質がある。また、棒を1点で支えて水平に保っているとき、その支点を支える力(ばねばかりの示す値など)は、棒の重さとおもりの重さの合計に等しくなるため、これを利用して棒の重さを逆算することも可能である。
小学生のみなさんへ
「太さが一様な棒」というのは、どこを切っても太さが同じ棒のことです。この棒を指の上に乗せてバランスをとると、ちょうど真ん中のところで水平に止まります。この、重さの中心になる場所を「重心(じゅうしん)」といいます。棒におもりを吊るしてつり合わせるときは、棒自身の重さがこの真ん中の点にギュッと集まっていると考えて計算するのがコツです。「重さ × 支点(ささえる場所)からのきょり」が左右で同じになれば、棒は水平につり合います。もし棒の太さがバラバラなら、重心は太いほうにずれます。
記事の内容に誤りがありますか?
⚠️ 修正を提案する