輪軸のつり合い | ルラスタディ (Lura Study)

一般小学生

まとめ

【定義】 「かかる力×半径」で計算される回転のはたらきが、左右で等しくなったときに回転が止まって安定する状態である。

まとめ

輪軸において、左右の円筒に作用する力のモーメント（力×半径）が等しくなり、回転運動が平衡を保っている状態を指す。

解説

輪軸は、中心軸を共有する半径の異なる2つの円筒（軸と輪）を組み合わせた装置である。これはてこの原理を回転体に応用したものであり、軸の半径をr、輪の半径をR、それぞれにかかる力をf、Fとしたとき、つり合いの条件は f × r = F × R で表される。このとき、中心軸まわりの力のモーメントの代数和がゼロとなり、物体は回転せずに静止する。この仕組みにより、半径の大きな輪の方に力を加えることで、小さな入力で大きな出力を得ることが可能となり、井戸のつるべやドアノブ、自転車のクランクなど広範な機械要素に利用されている。

小学生のみなさんへ

輪軸（りんじく）は、太さがちがう2つの円がつながった道具のことです。てこの原理と同じように、「力の大きさ × 半径（中心からのきょり）」が左右で同じになると、回らずにピタッと止まります。これを「つり合い」と言います。大きな円のほうを動かせば、小さな力で重いものを持ち上げることができる便利な仕組みです。

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