学習目安 | 小: A | 中: A | 高: B

第3種のてこ

一般小学生

まとめ

  • 支点作用点の間に力点がある配置のてこで、ピンセットトング、釣り竿などに利用されている。
  • 力を増幅させる機能はないが、力点のわずかな移動を作用点における大きな移動へと変換できる特性を持つ。
  • 重量物の運搬よりも、作業の精密性やスピードを優先する道具に適した仕組みである。

解説

てこの三要素である支点、力点、作用点の位置関係により、てこは3種類に分類されます。そのうち第3種のてこは、支点から最も遠い位置に作用点があり、その内側に力点が位置する構造を指します。

てこの原理(モーメントの平衡)に基づくと、支点からの距離が遠いほど小さな力で済みますが、第3種のてこでは力点が支点に近いため、作用点にかかる抵抗よりも大きな力を力点に加える必要があります。このため、力学的には「損」をしているように見えますが、力点のわずかな動きが作用点での大きな振れ幅を生むため、ピンセットのように対象物を繊細に扱う道具や、釣り竿のように先端を速く動かす道具において非常に有効な仕組みとなっています。

コラム

人間の前腕部の構造も第3種のてこに該当します。肘関節が支点、上腕二頭筋の停止部が力点、手のひらが作用点となります。この構造により、人間は重いものを持ち上げるのには苦労しますが、手先を広範囲かつ高速に動かす能力を獲得しています。計算問題においては、棒の自重を考慮した重心位置の特定や、輪軸と組み合わせた場合の回転力の計算など、支点を中心としたモーメントのつり合いを正しく把握することが重要です。

小学生のみなさんへ

てこには3つの種類がありますが、その中でも「ピンセット」や「トング」のような形を「第3種だいさんしゅのてこ」とよびます。このてこは、支点してん作用点さようてんの間に力点りきてんがあるのがとくちょうです。

このてこは、重いものを持ち上げるのには大きな力が必要なので、あまりむいていません。でも、指先を少し動かすだけで、道具の先を大きく動かすことができます。だから、小さなものをつかんだり、速く動かしたりするのにとても便利なのです。

ルラスタコラム

実は、みんなの「うで」も第3種のてこになっています。ひじを曲げて荷物を持つとき、ひじが支点、うでの筋肉きんにくがつく場所が力点になります。このおかげで、わたしたちはうでを自由自在に、すばやく動かすことができるんですよ。

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