理科

てこはなぜ楽になる？ — 道具は「まん中に何があるか」で3種類に分かれる

重おもい石いしを素手すででは動うごかせないのに、棒ぼうを1本ほんさしこむと持もち上あがります。力ちからが増ふえたわけではありません。同おなじ力ちからの使つかい方かたを変かえただけです。てこの問題もんだいは、この「使つかい方かた」を3つの点てんで整理せいりするところから始はじまります。

まず3つの点てんを置おく

てこには名前なまえのついた点てんが3つあります。

• 支点してん … 回転かいてんの中心ちゅうしん。それ自体じたいは動うごかない
• 力点りきてん … 手てで力ちからを加くわえるところ
• 作用さよう点てん … 動うごかしたいものに力ちからがはたらくところ

楽らくになる条件じょうけんも、この3点てんの距離きょりで決きまります。支点してんから力点りきてんまでを長ながく、支点してんから作用さよう点てんまでを短みじかくすると、小ちいさな力ちからで足たります。くぎぬきで柄えの端はじを持もつと軽かるく抜ぬけるのは、支点してんから手てまでを長ながくしているからです。

道具どうぐが3種類しゅるいに分わかれる

ここからが本題ほんだいです。身みのまわりのてこは、3点てんのうちどれがまん中なかにあるかで3つに分わかれます。まん中なかが変かわれば、力ちからが強つよくなるか弱よわくなるかも変かわります。

支点してんがまん中なか — はさみ・ペンチ・くぎぬき

力点りきてんと作用さよう点てんが支点してんをはさんで反対はんたい側がわにあるので、力ちからの向むきが逆ぎゃくになります。手てを下さげれば刃はは上あがる。支点してんから力点りきてんまでを長ながくとれば、作用さよう点てんの力ちからは大おおきくなります。

作用さよう点てんがまん中なか — せんぬき・くるみ割わり・押おし切きりカッター

支点してんと力点りきてんが同おなじ側がわにあるので、力ちからの向むきは同おなじ。そして作用さよう点てんは必かならず支点してんに近ちかくなるので、力ちからはいつも大おおきくなります。かたい栓せんや殻からを相手あいてにする道具どうぐがここに集あつまるのは偶然ぐうぜんではありません。

力点りきてんがまん中なか — ピンセット・トング・毛けぬき

ここだけ様子ようすが違ちがいます。作用さよう点てんのほうが支点してんから遠とおいので、力ちからは小ちいさくなります。損そんをしているように見みえますが、そのかわり作用さよう点てんの動うごきが大おおきく、細こまかく調節ちょうせつできる。小ちいさなものをつまむ道具どうぐがこの形かたちなのはそのためです。

想像そうぞうしてみよう

使つかっているところを思おもいうかべると、違ちがいがはっきりします。はさみは刃はのまん中なかのネジを中心ちゅうしんに回まわり、せんぬきは王冠おうかんのふちに引ひっかけたところが仕事しごとをし、ピンセットは指ゆびでつまんだところより先さきが大おおきく動うごきます。

力ちからを得えるか、動うごきを得えるか

3種類しゅるいを並ならべると、てこが何なにをしている装置そうちなのかが見みえてきます。

てこは力ちからを生うみ出だしません。力ちからと動うごきを交換こうかんしているだけです。小ちいさな力ちからで済すませたければ、そのぶん長ながい距離きょりを動うごかす必要ひつようがある。逆ぎゃくに、わずかな手ての動うごきを大おおきな動うごきに変かえたければ、力ちからは犠牲ぎせいになる。

ピンセットが「力ちからが小ちいさくなる」のは失敗しっぱいではなく、動うごきの細こまかさと引ひき換かえにした結果けっかです。そう捉とらえると、3種類しゅるい目めだけ例外れいがいに見みえていたものが、同おなじ原理げんりのうちに収おさまります。

初はじめて見みる道具どうぐでも言いい当あてる

覚おぼえるのは名前なまえの一覧いちらんではありません。手順てじゅんが1つあれば足たります。

1. 支点してんをさがす（回転かいてんの中心ちゅうしん。ネジや軸じくになっていることが多おおい）
2. 手てを当あてる場所ばしょが力点りきてん、相手あいてに触ふれる場所ばしょが作用さよう点てん
3. どれがまん中なかかを見みて、3種類しゅるいのどれか決きめる

つめ切ぎりのように、てこが2つ組くみ合あわさった道具どうぐもあります。それでも1段だんずつこの手順てじゅんを当あてれば分解ぶんかいできます。道具どうぐの名前なまえを丸まる暗記あんきするのではなく、目めの前まえの道具どうぐに手順てじゅんを当あてるほうが、試験しけんでも初しょ見けんの道具どうぐに強つよくなります。