学習目安 | 小: S | 中: A | 高: S

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、支点は回転の中心となる不動の点です。物体が水平静止する「つり合い」の状態では、支点を中心とした左回りのモーメント(力×支点からの距離)と右回りのモーメントの和が等しくなります。この回転のバランスだけでなく、上下方向の力のつり合いも重要です。静止状態では、支点にかかる上向きの力は、すべてのおもりの重さと棒自体の重さの合計に等しくなります。

支点・力点・作用点の配置によって、てこは以下の3つの種類に分類されます。試験では、太さが一様でない棒重心を支点として扱う問題や、三連輪軸における複雑なつり合いが頻出します。

種類 支点の位置 具体例
第1種てこ 力点作用点の間 はさみ釘抜き、シーソー
第2種てこ 端(作用点が中央) 栓抜き、手押し車
第3種てこ 端(力点が中央) ピンセット、箸、和釘
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である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小さな力で大きな荷重を持ち上げることが可能です。回転させる力(モーメント)と上下の力の2つの視点からつり合いを考えることが、計算問題を解く鍵となります。

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、棒を支えて動かない中心になる場所を「支点してん」といいます。シーソーでいうと、真ん中にある動かない土台の部分が支点です。

支点から、力を入れる場所(力点)までのきょりが長いほど、小さな力で重いものを持ち上げることができます。また、支点にはおもりの重さだけでなく、棒自身の重さもすべてかかっています。テストでは、棒が水平につり合っているときに、支点がどれだけの重さを支えているかを計算する問題がよく出ます。

ルラスタコラム

ふり子の糸を途中で釘に当てると、そこが新しい支点になります。支点からおもりまでの長さが変わると、ふり子が1往復おうふくする時間(周期しゅうき)も変わるため、時計の仕組みなどに応用されることがあります。

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