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

おもいし素手すでではうごかせないのに、ぼうを1ほんさしこむとがります。ちからえたわけではありません。おなちから使つかかたえただけです。てこの問題もんだいは、この「使つかかた」を3つのてん整理せいりするところからはじまります。

まず3つのてん

てこには名前なまえのついたてんが3つあります。

支点・力点・作用点と、距離が長いほど楽になることを示した図

らくになる条件じょうけんも、この3てん距離きょりまります。支点してんから力点りきてんまでをながく、支点してんから作用さようてんまでをみじかくすると、ちいさなちからります。くぎぬきではじつとかるけるのは、支点してんからまでをながくしているからです。

道具どうぐが3種類しゅるいかれる

ここからが本題ほんだいです。のまわりのてこは、3てんのうちどれがまんなかにあるかで3つにかれます。まんなかわれば、ちからつよくなるかよわくなるかもわります。

はさみ・せんぬき・ピンセットのどこが支点・力点・作用点かを示した図

支点してんがまんなか — はさみ・ペンチ・くぎぬき

はさみ・ペンチ・くぎぬきの絵

力点りきてん作用さようてん支点してんをはさんで反対はんたいがわにあるので、ちからきがぎゃくになりますげればがる。支点してんから力点りきてんまでをながくとれば、作用さようてんちからおおきくなります。

作用さようてんがまんなか — せんぬき・くるみり・りカッター

せんぬき・くるみ割り・押し切りカッターの絵

支点してん力点りきてんおながわにあるので、ちからきはおな。そして作用さようてんかなら支点してんちかくなるので、ちからはいつもおおきくなります。かたいせんから相手あいてにする道具どうぐがここに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なか — ピンセット・トング・ぬき

ピンセット・トング・毛ぬきの絵

ここだけ様子ようすちがいます。作用さようてんのほうが支点してんからとおいので、ちからちいさくなりますそんをしているようにえますが、そのかわり作用さようてんうごきがおおきく、こまかく調節ちょうせつできるちいさなものをつまむ道具どうぐがこのかたちなのはそのためです。

想像そうぞうしてみよう

はさみ・せんぬき・ピンセットを使っているところ

使つかっているところをおもいうかべると、ちがいがはっきりします。はさみはのまんなかのネジを中心ちゅうしんまわり、せんぬきは王冠おうかんのふちにっかけたところが仕事しごとをし、ピンセットはゆびでつまんだところよりさきおおきくうごきます。

ちからるか、うごきをるか

3種類しゅるいならべると、てこがなにをしている装置そうちなのかがえてきます。

てこはちからしません。ちからうごきを交換こうかんしているだけです。ちいさなちからませたければ、そのぶんなが距離きょりうごかす必要ひつようがある。ぎゃくに、わずかなうごきをおおきなうごきにえたければ、ちから犠牲ぎせいになる。

ピンセットが「ちからちいさくなる」のは失敗しっぱいではなく、うごきのこまかさとえにした結果けっかです。そうとらえると、3種類しゅるいだけ例外れいがいえていたものが、おな原理げんりのうちにおさまります。

はじめて道具どうぐでもてる

おぼえるのは名前なまえ一覧いちらんではありません。手順てじゅんが1つあればります。

  1. 支点してんをさがす回転かいてん中心ちゅうしん。ネジやじくになっていることがおおい)
  2. てる場所ばしょ力点りきてん相手あいてれる場所ばしょ作用さようてん
  3. どれがまんなかて、3種類しゅるいのどれかめる

はさみを例に3つの点をさがす手順の図

つめりのように、てこが2つわさった道具どうぐもあります。それでも1だんずつこの手順てじゅんてれば分解ぶんかいできます。道具どうぐ名前なまえまる暗記あんきするのではなく、まえ道具どうぐ手順てじゅんてるほうが、試験しけんでもしょけん道具どうぐつよくなります。

おもな参考情報