力のモーメント

力のモーメント

出典: Wikipedia
一般小学生

まとめ

力のモーメント
物体をある点を中心に回転させようとする能力の大きさで、力の大きさと回転軸から力の作用線までの垂直距離の積で表される物理量

解説

力のモーメントは、物体を回転させる効果の強さを表す指標です。回転の軸から力の作用線(力が働く線)に対して垂直に下ろした距離を「腕の長さ」と呼び、この距離が長いほど、あるいは加える力が大きいほど、物体を回転させる力は強くなります。

物理学においては、反時計回りの回転を正(プラス)、時計回りの回転を負(マイナス)として扱うのが一般的です。複数の力が働いている場合、それぞれの力のモーメントを合算することで、物体がどちらに回転しようとしているか、あるいは静止つり合い)しているかを判断することができます。

コラム

剛体(形が変わらない物体)が静止し続けるためには、平行な力の合計が0になるだけでなく、任意の点まわりの力のモーメントの和も0になる必要があります。試験では、棒におもりを吊るして水平に保つために、どの位置にどれだけの重さを加えればよいかを問う計算問題が頻出します。

例えば、ひもの張力おもりの重さが関わる系において、棒を移動させた際のおもりの変位を求める問題や、別のおもりを追加して棒を水平に保つための条件を求める問題など、力のモーメントのつり合い(M = Fl)を応用する力が試されます。

小学生のみなさんへ

ドアをあけるとき、取っ手が回転するところ(ヒンジ)から遠くについているのはなぜでしょう?それは、回転の中心から遠い場所を押すほうが、小さな力でかんたんに回せるからです。このように、物を回転させようとする力の強さを「力のモーメント」と呼びます。シーソーやハサミなども、この仕組みを使って動いています。

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