洗濯をしたあと、
洗濯物かけで洗濯物をつるすとき、
どこにどの衣服をかければ、
傾かないでバランスよくつるせるだろうか?

・・・そんなこと考えたことありませんか?

これはまさに、
剛体のつり合い状態を、
自分で作ろうとしている、
ということです。

剛体が外力を受けている
にもかかわらず、静止しているとき、
つり合いの関係が成り立ちます。

剛体が静止しているときは、
・平行移動をしない
・回転をしない
という状態が必要になってきます。

では、つり合い状態を
簡単に天びんの例で、
説明してみましょう。

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例えば、棒の真ん中を
支点とした天秤を考えましょう。

●は中心軸、○はおもりとしましょう。

−−−−−●−−−−−
     
左端に質量mのおもりをぶら下げると、
棒は反時計回りに回転します。

↓○−−−−−●−−−−−↑

これは、
おもりをつるしたことによって、
棒に回転の能力が
生まれたといえます。

この能力は、
おもり(重さ、重力)が作り出したものと
考えられるでしょう。

さて、今度は、右側の真ん中に
質量mのおもりをつるしたとしましょう。

すると棒は、
反時計回りに回転してしまいます。

↓○−−−−−●−−○−−↑

これは、右側に
同じ質量mのおもりをつるして、
時計回りの回転の能力を
棒に与えても、
時計回りの回転の能力が
反時計回りの回転の能力に負けてしまっている

ということです。

ということで・・・

右側のおもりを1個増やして
質量2mにしました。

○−−−−−●−−○○−−

すると、棒はつり合い回転をしませんでした。

力の場合では、
同じ力の強さで
力のつり合いが成り立ちました。

しかし、棒の場合は、
力、つまり、おもりの重さが同じでも、
棒は回転してしまいました。

これはなぜでしょう?

回転の場合には、
力の強さだけではなく、おもりをつるす場所、
つまり、力を加える場所が大切

であることがわかります。

左端につるした
おもりの支点からの距離は、
右側につるしたおもりの
距離の2倍です。

ということは、
回転ということに関していえば
遠くに力を加えれば、弱い力でも、
大きな回転の能力を生む

ことがわかります。

これが力のモーメントです。

この力のモーメントの大きさは、
力のモーメント=力の大きさ×支点からの距離
で表わされます。

この棒の場合は、

反時計回りの力のモーメントは、
mg×2L=2mgL

時計回りの力のモーメントは、
2mg×L=2mgL

ということで、
反時計回りの力のモーメント=時計回りの力のモーメント
が成り立ちます。

これで棒は
回転しないということになります。

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