一般小学生
まとめ
【定義】 輪軸において回転の中心(軸心)から、ひもをかけている外周までの距離。この長さの比が、仕事の原理に基づき、物体を持ち上げるために必要な力や移動距離の比を決定する。
まとめ
輪軸における半径の比は力の比の逆数となり、半径が大きいほど小さな力で物体を動かせるが、移動距離はその分長くなる。
解説
輪軸は、半径の異なる2つの円柱(輪と軸)を同一の回転軸に固定した装置であり、「てこ」の原理を回転運動に応用したものである。回転の中心から力点・作用点までの距離がそれぞれ「半径」に相当する。半径 R の「輪」に加える力を F、半径 r の「軸」に吊るされた物体の重さを W とすると、力のつり合いの式は F × R = W × r となる。したがって、R が r に対して大きいほど、より小さな力 F で重い物体を吊り上げることが可能である。ただし、仕事の原理により、物体を一定距離持ち上げるために手が動く距離は半径の比に応じて長くなるため、エネルギーの総量は変化しない。
小学生のみなさんへ
輪軸(わじく)という、車輪のような道具の中心から外側までの長さのことだよ。この半径の長さのちがいを利用すると、重いものを小さな力で持ち上げることができるんだ。半径が長いところを引っぱるほど、力は少なくてすむけれど、その分たくさん引っぱる必要があるよ。身近なところでは、ドアノブや自転車のペダルにもこの仕組みが使われているんだ。
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