棒の重さ

一般小学生

まとめ

解説

てこの計算において、棒自体の重さを無視できない場合があります。このとき、棒の重さはすべて「重心」という1点に集中してかかっているものとして計算を進めます。太さが一定材質が均一な「一様な棒」であれば、重心は棒の長さのちょうど半分の位置にあります。一方、バットのように太さが場所によって異なる棒の場合は、重心はより太い側へと偏ります。

計算の際は、この重心の位置に棒の全重量がかかっていると仮定し、支点からの距離を掛け合わせることで「回転させようとするはたらき」を求めます。支点を中心として、左側に回そうとする力と右側に回そうとする力が一致したとき、棒は水平静止します。

コラム

具体的な計算例として、長さ100cm、重さ40gの一様な棒を考えます。この棒の重心は中心の50cm地点にあります。左端から20cmの地点を支点とした場合、重心(50cm地点)までの距離は30cmとなります。もし左端に60gのおもりを吊るすと、左側の回転させる力は「60g × 20cm = 1200」となり、右側(棒の重さによる力)は「40g × 30cm = 1200」となるため、棒は水平につり合います。このように、棒の重さを重心にかかる力に置き換えることが、複雑なてこの問題を解く鍵となります。

小学生のみなさんへ

てこの勉強をするとき、ふつうは棒の重さを考えずに計算しますが、じっさいの棒には重さがあります。棒に重さがあるときは、棒の重心じゅうしんという場所に、棒全体の重さがギュッと集まっていると考えて計算するのがコツです。

太さがどこでも同じ棒なら、重心じゅうしんはちょうど真ん中にあります。たとえば、100センチの棒なら、はしから50センチのところが重心じゅうしんです。この「真ん中の点」に、棒の重さ分のおもりがぶら下がっていると想像してみましょう。

棒を指1本で支えて水平にするとき、支える場所が重心じゅうしんからずれていると、棒はかたむいてしまいます。つり合わせるためには、左右の「おもりの重さ × 支点からのきょり」が同じになるように計算する必要があります。

ルラスタコラム

野球のバットや金づちのように、太さがバラバラな道具にも「重心じゅうしん」は必ずあります。太いほうに重さがかたよっているので、重心じゅうしんは真ん中よりも太いほうに近い場所にあります。指の上に乗せてバランスがとれる場所をさがすと、そこがその道具の重心じゅうしんですよ!

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