学習目安 | 小: A | 中: A | 高: B

第2種のてこ

一般小学生

まとめ

  • 支点作用点力点の三要素のうち、作用点が中央(支点と力点の間)に位置するてこの形態。
  • 支点から力点までの腕の長さが常に作用点までの腕の長さより長くなるため、入力した力よりも大きな出力を得ることができる。
  • 代表的な例として、栓抜き、手押し車、ペーパーカッター穴あけパンチなどが挙げられる。

解説

てこの原理は、支点まわりの「力のモーメント支点からの距離 × 加える力)」のつり合いによって説明されます。第2種のてこにおいては、構造上、支点から力点までの距離が、支点から作用点までの距離を必ず上回ります。このため、逆比の関係によって、力点に加える力は作用点にかかる負荷よりも小さくて済み、大きな荷重を扱う作業において極めて高い効率を発揮します。

物理的な計算においては、単に重りの重さだけでなく、棒自体の自重(重心)を考慮する問題が重要となります。一様な太さの棒であれば、その中心点に全重量がかかっているものとしてモーメントの式を立てます。また、この原理は「輪軸」とも共通しており、半径の比を利用して小さな力で大きなものを回す仕組みも、広義のてこの応用として理解することが可能です。

コラム

第2種のてこは「力の利得」を得られる反面、仕事の原理に基づき、力点を動かす距離は作用点が動く距離よりも長くなります。これに対し、支点が中央にあるものを第1種、力点が中央にあるものを第3種と呼びます。ピンセットや箸のように、力を弱めてでも細かな動きを優先する場合は第3種のてこが用いられるなど、目的によって使い分けられています。

小学生のみなさんへ

てこには、支点・力点・作用点の3つのポイントのならびかたによって、3つの種類があります。その中で「第2種のてこ」は、真ん中に「作用点(力がはたらく場所)」があるタイプのてこです。

このてこの最大のとくちょうは、小さな力で重いものを動かせることです。支点から力点までの長さが、支点から作用点までの長さよりも必ず長くなるため、パワーを大きく伝えることができるのです。身近な道具では、せん抜きや手押し車、あなをあけるパンチなどがこの仲間です。

理科のテストでは、棒の重さを考えた計算問題が出ることもあります。棒の重さは、棒の真ん中(重心)にかかっていると考えて計算するのがコツです。第1種や第3種とのちがいをしっかりおぼえておきましょう。

ルラスタコラム

第2種のてこは「力」を強くするのにはぴったりですが、その分、手を動かす距離きょりは長くなります。重いものを少しだけ持ち上げたいときに、とても効率こうりつ的な構造こうぞうなんですよ。

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