学習目安 | 小: S | 中: A | 高: B

作用点

一般小学生

まとめ

解説

てこの仕組みにおいて、外部からエネルギーを入力する場所を「力点」、回転の軸となる固定点を「支点」、そしてその力が変換されて対象物に伝わる場所を「作用点」と呼びます。作用点は、てこによって増幅または方向転換された力が、実際に外部の物体へとはたらきかける具体的な位置を指します。

てこが水平静止つり合い)するためには、支点まわりの「回転させる力(モーメント)」の平衡が必要です。具体的には「(支点から力点までの距離 × 力点に加える力)=(支点から作用点までの距離 × 作用点にかかる力)」という関係式が成り立ちます。この原理を利用し、支点から作用点までの距離を短く、力点までの距離を長く設定することで、小さな入力で巨大な出力を得ることが可能になります。また、棒の重さが一様でない場合は、棒の重心にかかる重力も考慮した計算が求められます。

コラム

作用点の位置関係によって、てこは3つのタイプに分類されます。第一種てこ(支点が中央)は釘抜き、第二種てこ(作用点が中央)は栓抜き第三種てこ(力点が中央)はピンセットなどが代表例です。特に第三種てこは、大きな力を必要とする代わりに、作用点を大きく動かすことができるため、精密な作業に適しています。また、滑車輪軸といった複雑な装置も、この作用点・支点・力点の関係を応用した「回転するてこ」の一種として理解することができます。

小学生のみなさんへ

てこを使って、物を持ち上げたり動かしたりするとき、実際にその物が置いてある場所や、力が伝わっている場所のことを「作用点」といいます。

てこには、指で押す「力点」、棒を支える「支点してん」、そして力がはたらく「作用点」の3つの大切なポイントがあります。これらは「てこの三要素」とよばれます。

はさみで紙を切るときは、刃が紙に当たっているところが作用点です。ホッチキスステープラー)やせん抜きなど、身の回りのたくさんの道具に作用点があります。作用点がどこにあるかによって、必要な力の大きさが変わるのがてこのおもしろいところです。

ルラスタコラム

私たちの体の中にも「てこ」の仕組みがかくれています。例えば、ひじを曲げて荷物を持つとき、ひじの関節が「支点してん」、筋肉きんにくほねを引っ張る場所が「力点」、荷物を持っている手が「作用点」になります。体はうまく「てこ」を使って動いているのですね。

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