物理物理学・力学理科

【物理】力のモーメントを力学専攻ライターが5分で解説!考え方を例題を通して学ぼう

よぉ、桜木建二だ。今回は物理の力学、そのなかでも重要な概念のひとつであるモーメントについて勉強しよう。

モーメントは簡単に言えば回転力のことだ。
てこの原理は知っているだろう。作用点から力点が離れているほど重いものを持ち上げられる、という話だったが、なぜそうなるのかはモーメントについて学べば理解できるぞ。
難しい教科の高校物理になってから登場したから取っつきにくく思っているやつもいるだろうが、その考え方は意外に簡単だ。
力のつり合いの延長線ということを念頭において考えていこう。

複雑なモーメントの計算が多くを占める建築構造力学を専攻するライター、ユッキーと一緒に解説していこう。

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。

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ライター/ユッキー

建築学科で構造力学を専攻している大学生。小学校から高校と理科系クラブに所属しており、高校ではクラブ内の研究を海外で英語発表することも経験した。

1 モーメントとは?

image by iStockphoto

物理、特に力学について学ぶにあたってモーメントは特に重要な概念です。高校物理で急に登場して戸惑った方も多いかと思います。しかし、モーメントに限らず力学は一度理解してしまえば、簡単に応用がきく分野です。

モーメントとは物体に力が加えられたときに発生する回転力と言えるでしょう。(厳密に言えば力とモーメントは異なりますが、大まかなイメージとして捉えてください)

では、モーメントについて順序立てて説明していきたいと思います。

2 モーメントの考え方

2 モーメントの考え方

image by Study-Z編集部

まず、モーメントとは何かについてお話します。一言で表すならば、「回転する力」です。

例えば、ここに棒があります。棒上の点Aに図のような力Fが加わったとき、棒は時計周りに回転することは想像できますよね?

この回転する力について表したものがモーメントです。

大まかなイメージはつかんでいただけたかと思います。しかし、実際には物理の現象はほとんど公式で表されるものですよね。モーメントを表した式はこちらです。

M=F×L

M:モーメント(N*m)
F:力(N)
L:距離(m)

式からわかるように、モーメントは力の大きさと距離の積で求められます。力が大きいほど、距離が大きいほどモーメントは大きくなることがわかるでしょう。

ここで「距離ってなんだ?」と疑問に思った方も多いはずです。距離は「任意に決めたある点」からの距離を表します。言い換えるならば、「モーメントを知りたい点と加えられる力の距離」です。

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モーメントは物体の回転を表すものだな。

そして、モーメントは力と距離の掛け算で表される単純な式ということだな。

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