まとめ
- 支点を中心として、反時計回りに回転しようとする力の向き、およびその作用を指す。
- てこの平衡条件において、左まわりのモーメント(力×支点からの距離)の総和は、右まわりのモーメントの総和と等しくなる。
- 剛体のつり合いを考える際、回転のバランス(モーメント)と、上下方向の力のバランス(並進運動の平衡)の両面から解析を行う。
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、てこが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。
てこを支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「支点からのきょり」をかけ算することで計算できます。
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するのがコツですよ。
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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