よぉ、桜木建二だ。今回は「力点・支点・作用点の違い」について解説していくぞ。力点・支点・作用点という言葉は、小学校の理科でも登場する有名な力学用語だ。この概念は力学における基礎中の基礎と言える内容で、身近な物理現象である「てこの原理」とも関係性が深いぞ。それゆえ、雑学としてぜひ知っておきたい内容だ。この記事を読んで、力点・支点・作用点の違いについて学んでみてくれ。
塾講師として物理を高校生に教えていた経験もある通りすがりのぺんぎん船長と一緒に解説していくぞ。
解説／桜木建二
「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。
ライター／通りすがりのペンギン船長
現役理系大学生。環境工学、エネルギー工学を専攻しており、物理学も幅広く勉強している。塾講師として物理を高校生に教えていた経験から、物理の学習において、つまずきやすい点や勘違いしやすい点も熟知している。
力点・支点・作用点の違いについて知ろう！
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皆さんは、力点・支点・作用点という言葉をご存知でしょうか？これらの言葉は小学校の理科の授業でも登場するので、多くの人にとって聞き覚えのあるワードかもしれません。ですが、それらが何を意味する言葉かは知らないという方が多いように思われます。
そこで、本記事では力点・支点・作用点の違いを基本から立ち返って解説していきますよ。そして、これらの言葉と縁の深い「てこの原理」についても触れます。いずれの概念も力学の基礎・基本になるものですよ。
最初は、公園の遊具でおなじみの「シーソー」を例にとって力点・支点・作用点の違いについて説明しますね。それでは早速、解説をはじめていきます。
桜木建二
力点・支点・作用点において、どのような力がどのような向きに加わっているのかに注目して、このチャプターを読み進めてくれ。
力点とは？
「力点」はシーソーに対して力が加わる点のことを指します。つまり、シーソーの板を押し下げたり、押し上げたりする側の人が加える力のことです。力点から加わる力によって、シーソーの板が動きます。
続いて、力点の考え方を一般化するとどのような表現になるかを考えましょう。一般化すると、力点は「剛体に外部から力が作用する点または面」となります。剛体という言葉は専門用語で、シーソーの板のように硬くて変形しない物体のことを意味しますよ。
支点とは？
「支点」はシーソーに対して加わる荷重を支えている点になります。つまり、シーソーの中央部分にある回転軸が支点なのです。支点が存在しないと、シーソーは地面にめり込んでしまいます。
先ほどと同じように、支点の概念も一般化してみましょう。支点は、「剛体が移動しないように固定している軸となる点または線分」と表現することができます。ここにおける移動には回転は含まれていません。
作用点とは？
「作用点」はシーソーから外部の物体に力が伝わる点のことを指します。つまり、力点部分とは反対側に座っている人の側に作用点が存在するのです。力点から伝わってきた力により、作用点に座る人は押し上げられたり、押し下げられたりします。
作用点の概念を一般化すると、「剛体に接している物体に対して、剛体から力が伝わる点または面」になりますよ。力点が動かす側であれば、作用点は動かされる側になっていると理解すると分かりやすいかもしれません。
＼次のページで「てこの原理を説明できるようになろう！」を解説！／
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