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支点

一般小学生

まとめ

支点
てこ回転運動において、回転の軸として固定されている点

解説

てこの原理において、支点は回転の軸となる点です。物体が静止する「つり合い」の状態では、支点を中心とした「力のモーメント(力の大きさ×支点からの距離)」の合計がゼロになる必要があります。また、上下方向の力のつり合いも成立しており、静止状態では支点には下向きにかかる全荷重(おもりの重さと棒自体の重さ)を支えるための上向きの力が働いています。

てこは、支点・力点・作用点の配置によって以下の3つの種類に分類されます。

種類 中央にくる点 特徴・具体例
第1種てこ 支点 力をかける方向と逆向きに動く(はさみ、シーソー、釘抜き
第2種てこ 作用点 小さな力で大きなものを動かせる(栓抜き、手押し車)
第3種てこ 力点 細かな作業や速い動きに適している(ピンセット、箸、和太鼓のバチ)
コラム

支点の概念はふり子の運動にも適用されます。ふり子では糸を固定している点が支点となり、支点からおもりの重心までの距離周期を決定します。途中に釘がある場合、実質的な支点が移動するため周期が変化します。例えば、周期2秒のふり子の途中に釘を打ち、後半が周期1.4秒の動きになった場合、全体の周期はその平均(1.7秒)として計算します。また、輪軸も回転軸の中心を支点としたてこの一種であり、半径の比を利用して力を変換します。計算問題では、棒の重さを無視できる場合と、太さが一様でない棒重心を考慮する場合があるため、問題文の条件を正確に読み取ることが不可欠です。

小学生のみなさんへ

てこを使って重いものを持ち上げるとき、ぼうをささえて回転の中心になる場所を「支点してん」といいます。公園にあるシーソーを思い出してみてください。真ん中にある、動かないささえの部分が支点してんです。

この支点してんから、力を入れる場所(力点りきてん)や、物が動く場所(作用さようてん)までのきょりを変えることで、小さな力で重いものを動かすことができます。はさみやピンセットなど、身の回りにある道具も、どこが支点してんになっているか探してみるとおもしろいですよ。

ルラスタコラム

ふりこがゆれるときも、糸を止めているところが「支点してん」になります。もし、ふりこがゆれている途中にクギなどがあって糸がひっかかると、そこが新しい支点してんになって、ふりこの動き方が変わるんですよ。

テストでの問われ方・理解度チェック

【基礎】 てこの原理において、回転の軸として固定されている点の名称を何というか。
支点
【応用】 第1種てこと第2種てこの違いを、支点・力点・作用点の配置の観点から説明せよ。
第1種てこは支点が中央(力点と作用点の間)に位置するが、第2種てこは作用点が中央(支点と力点の間)に位置する。
【実践】 棒の重さを無視できない場合、てこがつり合っている状態で支点にかかる上向きの力(抗力)はどのように求めるか。
棒にぶら下げたすべてのおもりの重さと、棒自体の重さを合計した値が、支点にかかる上向きの力(抗力)となる。

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