中輪

一般小学生

まとめ

【定義】
輪軸(りんじく)において、半径が最大の大輪と最小の小輪の中間の大きさを持つ輪のこと。

まとめ

輪軸のつり合いは、中心を支点とするてこの原理を応用して考えることができる。各輪の半径をてこの腕の長さと見なし、「おもりの重さ(力)×半径」が左右で等しくなるときに回転が停止し、つり合いの状態となる。

解説

輪軸は、半径の異なる複数の円筒や円盤が同心円状に固定され、共通の軸を中心に回転する装置である。この仕組みは、中心を支点、それぞれの輪の半径を「てこの腕」に見立てることで、てこの原理として説明される。具体的な数値を用いた実験例では、半径4cmの中輪に60gのおもりを吊るした場合、半径6cmの大輪に40gの力を加えることで「60g × 4cm = 40g × 6cm」の式が成り立ち、回転がつり合う。また、半径6cmの大輪に40gのおもりを吊るし、半径3cmの小輪をばねばかりで引く場合には、半径が半分になるため「40g × 6cm = 80g × 3cm」となり、ばねばかりは80gを示す。このように、作用させる輪の半径によって必要な力の大きさを変えることができる。日常生活における実用例としては、ドライバー、自転車のペダル、ドアノブなどが挙げられ、これらはいずれも回転軸からの距離(半径)を利用して、小さな力で大きな力を生み出す工夫がなされている。

小学生のみなさんへ

大きさのちがう輪っかが組み合わさって、同じ軸を中心に回る仕組みを「輪軸(りんじく)」といいます。その中で、一番大きい「大輪(だいりん)」と、一番小さい「小輪(しょうりん)」のちょうど真ん中の大きさの輪のことを「中輪(ちゅうりん)」と呼びます。輪軸は「てこ」の原理と同じで、中心からのきょり(半径)が長いほど、小さな力で重いものを動かすことができます。身の回りでは、ドアノブやドライバー、自転車のペダルなどにこの仕組みが使われています。

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