学習目安 | 小: A | 中: B | 高: A

左まわり

一般小学生

まとめ

解説

物理学における「左まわり」とは、物体をある点を中心に反時計方向へ回転させる力の能率(モーメント)を指します。モーメントは「力 × 支点からの垂直距離」で定義され、てこ水平につり合うための第一条件は、この左まわりのモーメントの総和と右まわりのモーメントの総和が一致することです。

例えば、長さ100cmの棒の左端を支点とし、そこから20cmの位置に50gのおもりを吊るした場合、左まわりのモーメントは「50g × 20cm = 1000g・cm」となります。これに対し、支点から100cm離れた右端をばねばかりで上向きに引く場合、つり合いの状態では「10g × 100cm = 1000g・cm」の逆向きのモーメントが発生し、回転が停止します。このように、未知の重さや距離を算出する演習問題において、左まわりの力関係を正確に把握することは極めて重要です。

コラム

実際の計算においては、棒自体の重さを考慮する必要があります。太さや密度一様な棒であれば、その重さは幾何学的な中心である「重心」に集中して働くとみなします。系全体のつり合いにおいては、モーメントの平衡だけでなく、鉛直方向の力のつり合い上向きの力の合計下向きの力の合計)も同時に成立しています。

この原理は、複数の腕を持つモビールの設計や、太さが一様でない棒を用いた複雑な構造物の安定性計算など、静力学の広範な分野で応用されています。支点が端にある場合や、複数の荷重がかかる場合でも、常に支点周りの左まわり・右まわりのバランスを立式することが解決の鍵となります。

小学生のみなさんへ

てこをえる点を中心にして、時計の針とは反対の方向に動かそうとする力の働きのことを「左まわり」といいます。理科の実験などで、棒の左側におもりをつるして、棒を反時計回りに動かそうとする力がこれにあたります。

てこが水平に止まってつり合うためには、この「左まわりの力」と、反対側の「右まわりの力」が同じ大きさにならなければなりません。この力の大きさは、「おもさ」と「点からのきょり」をかけ算することで計算けいさんできます。

また、てこがつり合っているときは、上向きに引っぱる力の合計と、下向きにかかる力の合計(おもりと棒のおもさ)も必ず同じになっています。棒におもさがある場合は、棒の真ん中にすべてのおもさが集まっていると考えて計算けいさんするのがコツですよ。

ルラスタコラム

ネジを回すときや水道の蛇口をひねるときなど、私たちの身の回りには「回転させる力」がたくさん使われています。算数や理科では、時計と反対に回る「左まわり」をプラスの方向として考えることが多いんですよ。

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