て この 原理 道具。 てことは

てこ

て この 原理 道具

Contents• てこはどこを押す? 道具といっても,機械のような仕組みが複雑なものでなく,わかりやすいように原始的な道具で考えていきます。 小学校でもやっているので,イメージしやすいかと思います。 では,質問。 てこを使って物体を持ち上げようと思います。 「仕事」で考えるとどこも同じ? てこは押す「力」だけでなく,押す「距離」も大事,ということがわかりました。 「力」と「距離」の話なので,ここで仕事の出番です! 押す側にとっては一番ラクなのは,仕事を計算してみて,一番仕事量が小さいところを押すことです。 結果,道具を使わないときと仕事の量は変わらない。 これを 「仕事の原理」と言います。 これはてこ以外の,どんな道具に対しても成り立ちます。 最初に挙げた動滑車もそうです。 うーん… 道具を使っても仕事が変わらないなら,道具を使う意義はどこにあるのでしょうか?? 仕事の効率 日常生活で「仕事ができる人」といったら,それはきっと「仕事をこなすのが速い人」を指すのだと思います。 同じ仕事量なら,速くこなしたほうが「効率がいい」ですよね! この概念を,物理における「仕事」にも適用します。 30秒で600Jの仕事をするのと,20秒で200Jの仕事をするのとでは,どちらが効率がいいか比べてみましょう。 基準がないと比べられないので, 時間を基準に考えます。 これでどちらがより効率がいいか一目瞭然です! いま求めたような, 1秒間あたりの仕事を 「仕事率」といい, 単位はW(ワット)で表します。 さっきの問題は,仕事率がそれぞれ20W と10Wということです。 仕事率が大きいほうが効率がいいといえます。 余談ですが,昔は仕事率を「馬何頭分か」で表していました。 いわゆる「馬力」というやつです。 そこから由来して,仕事率は英語ではpowerと訳されます。 てこの問題ふたたび 仕事率の概念をゲットしたところで,最初の問題に戻りましょう。 「てこのどこを押すか」問題です。 仕事の原理により,どこを押しても仕事の量は変わらないことが分かりました。 しかし, 道具によって,仕事の量は変わらなくても,仕事率は変わります! いくら加える力が小さいとはいえ,動かす距離が大きければ,そのぶん仕事を終えるのに時間がかかってしまいます。 可能なら動かす距離はなるべく小さいほうがいい。 つまり, 「自分が無理なく押せる範囲で,もっとも支点に近いところ」を押せば仕事率が最も大きくなり,これが賢いてこの使い方といえるでしょう! とにかく端っこを押せばいい!という短絡的な発想からは卒業しましょうね! 今回のまとめノート 最後の式変形の部分は,教科書に書いてあるので一応書きましたが,あまり気にしなくても大丈夫。 時間に余裕がある人は,ぜひ問題演習にもチャレンジしてみてください! より一層理解が深まります。 次回予告 次回は,力の話に一度戻ります。

次の

てこの原理を使った身近な道具を調べています。かなづちは「てこ」とい...

て この 原理 道具

てこのはたらき 私たち人類は、過去のいろいろな経験をもとにして現在、すばらしい科学文明を築き上げました。 私たちはそのなかで生活していますが、長い人類の歴史から見るとこれは、ごく最近のできごとです。 人間が、道具らしい道具を使うようになったのはあの大きなピラミッドで知られている数千年前のエジプト時代のことです。 それまでの何万年、何十万年もの長いあいだはほとんど道具を知らないで、大自然の中で暮らしていたのです。 ですから、エジプト時代になって発明されたてこ・滑車・輪軸・斜面・ころなどの道具は人間にとって、実にすばらしい発明であったわけです。 しかも、現代のいろいろな機械もこれらのかんたんな道具がもとになっているのです。 これらの道具は小さい力で大きな力を出すこと力の向きを便利な方向にかえることなどのはたらきをしています。 中でも、てこは、そのもとになるもので人類の親友とも言われています。 てこのつりあいの実験 太さのいちような、長さ40センチあまりの棒をその中央部に穴を開けて、ひもでつるします。 棒が水平にならないときには棒のかたはしを少し削って、水平になるようにします。 この棒には、中央から左右に、5センチおきに目もりをつけておきます。 また、棒のほかに、重さの同じ重りを、20個ほど用意します。 まず、棒の左側で中央から10センチはなれたところに重りを6個かけ、右側の20センチのところに別の重りをつるして棒が水平になるように、重りの数を加減します。 そして棒がちょうど水平につりあったとき右側の重りが何個になっているかを調べます。 つぎに、右側につるす重りの位置を15センチ・10センチ・5センチにかえて、それぞれの場合に重りが何個のとき、棒がちょうど水平になるかを調べます。 また、左側の重りの位置をかえたり、重りの数を多くするか少なくするかしておいて、まえと同じように実験を繰り返します。 これらの実験の結果をまとめてみると、上の表のようになりました。 この表から、つぎのような関係が成り立っていることがわかります。 a……棒の中央から左側の重りまでの距離 P……左側の重りの重さ b……棒の中央から右側の重りまでの距離 Q……右側の重りの重さ てこの三点 まえの実験のように、棒のつりあいを考えるときには棒を支えている点を、てこの支点と言います。 また、重りをつるしてある2つの点をともに、てこの力点と言います。 てこを道具として利用する場合には、てこに力を加えるところを力点、てこに力を出させるところを作用点と言って、区別しています。 てこの原理 まえの実験でわかったように、棒の2点に平行な2つの力、P、Qがはたらいてつりあっているときにはいつもつぎの関係が成り立っています。 この関係を、てこの原理と言います。 この式からわかるように、bがaの3倍であればQはPの3分の1の大きさでつりあいます。 ですから、支点の近くに作用点をとり支点からはなれたところに力点をとると小さい力で大きな力とつりあわせることができます。 カテゴリー• カテゴリー•

次の

てこの装置を作って実験!小さな力で大きなものを動かす仕組みとは?

て この 原理 道具

てこの原理 [ ] 支点・力点・作用点の関係 [ ] てこには 支点・ 力点・ 作用点があり、支点を中心に回転しうるやがある時、力点は力を加える点、作用点は力が働く点であり、普通は作用点にはおもりなどの負荷がある。 支点は動かないよう固定しているため、力点を動かすと作用点が動く仕組みである。 てこを使う上で重要なのは、支点・力点・作用点の位置関係、特にその間隔である。 てこで大きな力を得ようと思えば、なるべく支点から離れたところに力点を置く、あるいは支点のなるべく近くに作用点を置けばよい。 小さい力を得ようと思えばその逆を行えばよい。 実験をすると支点から力点までの距離が支点から作用点までの距離の2倍であれば、得られる力は加えた力の2倍になることがわかる。 この関係を式で表すと、下記のようになる。 力点と作用点という名前 [ ] では支点・力点・作用点の3点セットで教わるが、大学のでは力点は物理用語としては普通登場しない。 力学では「力」はとして扱われる。 大抵の場合、単純化のため「1階のテンソル」()として扱われ、大きさ・向き・始点を持つ(中学校以上ではこちらの概念で学ぶ)。 これを力の三要素と呼び、特にベクトルの始点を 作用点(または着力点)と呼ぶ。 このため力学で'てこ'を扱う際は、人がてこに加える力と、重りがてこに加える力のそれぞれの作用点があるだけである。 例えば英語では、力の作用点を point of application と呼ぶが、てこを説明する際は「人が加える力」の 作用点を point of effort、「重りが加える力」の 作用点をpoint of load と呼ぶ。 この2点を小学校では力点・作用点と呼んでおり、物理学を学んだ者は混乱しないように注意が必要である。 なぜ2つの力のベクトルの始点を異なる名前で呼ぶ必要があるかといえば、てこの分類に必要であるからである。 もし力点・作用点を区別しなければ、「」で述べる 第2種てこ・ 第3種てこを分類できない。 このような分類をする理由は、てこが「力を増幅させ、あるいは力の向きを変更させる」最も基礎的な装置として古代に開発された道具()であり、力を伝達する装置であるからである。 力の伝達装置の入力・出力を区別するため、力点・作用点という異なる名前が必要だったのである。 なお、天秤においては力点・作用点を区別できない。 これは、てことは道具の目的が異なるからである。 ある小学校の指導案 では、「てんびん」を学習させた後、てんびんの片方のおもりをはずして手で押し、重いおもりを小さい力で持ち上げられるという「てこの原理」を体感させることで「てこ」を学習させる。 ここで自分の手があるほうが力点となり、同時に天秤は重い物を持ち上げる道具になっている。 ちなみに支点は力学でも重要であり、英語では Fulcrum という固有の単語がある。 てこの歴史 [ ] この節のが望まれています。 のは、てこを使用し各種発明をしている。 伝説では「私に支点を与えよ。 さればを動かしてみせよう」といったという。 またの兵器等、いろいろなものに使用されてきた。 てこの種類 [ ] てこは支点、力点、作用点の位置関係により、以下の三種類に分類される。 三点を一直線上に並べたとき、真ん中が支点になるものを第1種てこと呼ぶ。 同様に真ん中が作用点であれば第2種、力点であれば第3種と呼ぶ。 英語では、てこの三種類で真ん中に来る点をそれぞれfulcrum(支点), load(作用点), effort(力点)として、 flex と呼ぶ覚え方がある。 ここでは、説明のため支点、力点、作用点が一直線上にあるが、実際はその必要はない。 くぎ抜きはそのよい例。 第1種てこ [ ] 第1種てこの図。 手の記号がある所が力点。 支点は三角形で支えられている。 矢印の大きさは力の大きさを表す。 てこで大きな力を得る場合は、力点と作用点の間に支点を置く。 力点を右側とした場合は、左から「作用点、支点、力点」の順になる(右図参照)。 力点で加えた小さい下向き力は、三角形で支えられる支点を媒介して、作用点で大きな上向きの力となる。 力点と作用点を入れ替えると要する力は大きくなるが、動きを大きく、あるいは速くすることができる。 代表的なてこの一種で、古くから巨石などを動かすのにも使われてきた。 この種類のてこを用いて大きなものを小さい力で動かす仕組みを使っている道具として、、、、等がある。 小さなものを速く大きく動かす仕組みとしてはがある。 おもりが落下することによって石弾を高速で投擲(とうてき)することができるが、おもりは石弾の数倍〜数十倍の重量が必要となる。 第2種てこ [ ] 第3種てこの図。 逆に、てこで大きな運動を得る場合は、支点を力点と作用点の外側で、かつ力点に近い場所に置く。 左側を作用点とした場合は、左から「作用点、力点、支点」の順になる(右図参照)。 力点に加えた小さな運動は、作用点において大きな運動となる。 その代償として、この種類のてこでは、加えた力よりも小さい力が伝えられる。 この種類のてこを用いた道具には、、、手持ち式の、、などがある。 てこの応用 [ ] 実際の道具や機械には、てこの仕組みを複数使っているものがある。 例えばは、力点、支点、作用点、各2つずつあると考えることができる。 のでは、かつてやを人力で動かすために、巨大なレバーをてことして動かしていた。 その名残で、電気的なスイッチの操作で済むようになった後も「てこ」と呼び習わされている。 てこの原理はにおけるにも使用されており、少林寺拳法でも重宝すべき原理とされている。 木てこと金てこ [ ] てこは工事現場などで、てこの原理を使って石や樹木をこじ上げて動かしたり、石材の合端を合わせたり、樹木の向きを変えるための専用の道具の名称でもある。 木製の木でこや鉄製の金てこがある。 追いてこ てこを物体の手前にこじ入れ、てこの先と地面の接する点を支点に物体を向こう側に移動させる方法 持ちてこ てこを物体の手前にこじ入れ、てこの先と地面の接する点を支点に物体を持ち上げる方法 はねてこ てこを物体の手前にこじ入れ、角材などの枕を差し込み、それを支点に物体を持ち上げる方法 舟漕ぎ てこを使って3人がかりで物体を少しずつ移動する方法 脚注 [ ]• 小学校では力を加える点を力点、てこが力を重りに与える点を作用点としているが、作用反作用の法則により力点も作用点も外力を受け、反力を出しているという点でなんら変わりがない。 そのため力学では力点・作用点をまとめて作用点(もしくは着力点)と呼ぶ。 を参照。 2007年10月27日時点の [ ]よりアーカイブ。 2008年5月10日閲覧。 参考 のMnemonic• 理科ねっとわーく、2017年10月4日閲覧。 『少林寺拳法のススメ』16頁。 日本造園組合連合会. 2019年10月16日閲覧。 関連項目 [ ]• - などの商取引において、少ないで大きな資本を動かす上の仕組みをてこになぞらえてレバレッジ(: leverage)などと呼ぶ。

次の