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バネとてこの基本 1|理科

前回は「バネの基本 3」の話でした。

今回からは、てこの話もします。

前回の問題を考えましょう。

この問題は、おもりが「棒の中心にある」から「対称性がある」ので簡単です。

少し寄って、たとえば「棒を2 : 3」に分割する点に、おもりがある場合もあります。

知ってるよ。

棒の長さの比の
「逆比の重さ」が、かかるよね。

そうですね。

今回は、この問題で「応用問題の基礎」を考えてゆきましょう。

バネが伸びて、おもりを支えて「力が釣り合っている」状況です。

この「力が釣り合っている」のは、「棒がてこ」であると考えても「釣り合っている」はずです。

例えば、バネAと棒のつながっている部分(接点)を、支点と考えましょう。

でも、支点はないわ。

ないのに、「ある」と考えて良いのかしら。

支点は「ない」のですが、「釣り合っている」状況を考える「仮想的支点」と考えて下さい。

「仮想的」って難しいよ・・・

そうですね。

それでは、「支点」あるいは「釣り合いが取れている点」と考えてみましょう。

「新たに力を加える支点」では、状況が変わってしまうので、そうではありません。

棒には、緑丸で囲った三つの力が、かかっています。

A、Bのバネの下にかかっている赤い矢印は、「おもりの重さを分けた場合」なので、この場合はありません。

てこで考えてみましょう。

支点に対して、バネAが引っ張る力は同じ点なので、「てこの原理」には関係ないですね。

そして、「おもりが棒の中心」にあるので、バネBの力・おもりの重さと支点の距離は2 :1 です。

「てこの原理」を考えると、力は 1 : 2になります。

これで、前回と同じ結果になりました。

本当だ。

この考え方なら、おもりがどこにあっても
分かるわ。

大事なことに気づきましたね。

「おもりがどこにあっても分かる」ような考え方が、理科では特に大事です。

「状況をパターン化して、問題を解く」やり方もあります。

「基本をしっかり理解」していると、「状況が変わっても分かる」のです。

なんだか、不思議だわ。

バネが伸びて「釣り合っている」(物理的)状況は、色々と考えられます。

今回は、バネAと棒のつながっている部分(接点)を、支点と考えました。

同様に「バネBと棒のつながっている部分(接点)を、支点」と考えてみましょう。

他の点でも良いです。

自分で「釣り合っている状況」をイメージしてみましょう。

「釣り合っている」って大事なんだね。

バネ・てこの話って、面白い。

(物理)現象は、面白いことが多いので、「勉強しなきゃ」だけではなく、イメージして楽しみましょう。

「イメージして楽しむ」姿勢が「応用力も上げる」大事なポイントです。

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