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公式

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結果

Solved value of F2
5
てこの原理:F1 × d1 = F2 × d2
力1(F1) 10
距離1(d1) 2
力2(F2) 5
距離2(d2) 4
モーメント(力 × 距離) 20

てこの計算機とは?

支点とは、てこが回転する際の固定された回転中心のことです。このてこの計算機はてこの原理を使って計算します。てこの原理とは、一方の側の回転させる働き(モーメント)と、もう一方の側のモーメントが等しいとき、てこが釣り合うという法則です。それぞれのモーメントは「力 × 支点からの距離」で表され、これが有名な式 \(\text{F1} \times \text{d1} = \text{F2} \times \text{d2}\) になります。これは普遍的な物理法則なので、シーソー、バール、一輪車、天秤、機械設計など、あらゆる場面に当てはまります。

使い方

まず、求めたい値(F1、d1、F2、d2 のいずれか)を選びます。次に、わかっている3つの値を入力し、未知の項目は空欄のままにします。計算機がてこの式を変形し、不足している量を計算します。あわせて、釣り合った状態での力と距離の全体像、そして得られるモーメントも表示されます。

計算式の解説

釣り合いの条件は \(\text{F1} \times \text{d1} = \text{F2} \times \text{d2}\) です。この式を変形すると、4通りの解が得られます。

$$\text{F2} = \frac{\text{F1} \times \text{d1}}{\text{d2}}, \quad \text{d2} = \frac{\text{F1} \times \text{d1}}{\text{F2}}, \quad \text{F1} = \frac{\text{F2} \times \text{d2}}{\text{d1}}, \quad \text{d1} = \frac{\text{F2} \times \text{d2}}{\text{F1}}$$

— つまり、それぞれの未知数について式を整理して求めるだけです。力は同じ単位(N、kgf、lb など)で揃え、距離も同じ長さの単位で揃えれば、両辺で単位が打ち消し合うため、どの単位を使っても構いません。

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三角形の支点上のてこ。力 F1、F2 と距離 d1、d2 を示す
てこの原理:F1×d1=F2×d2 でつり合う棒。

計算例

たとえば、体重に相当する力が 10(単位)の子どもが、支点から 2 m の位置に座っているとします(\(\text{F1} = 10\)、\(\text{d1} = 2\))。もう一人の子どもが 4 m 離れた位置に座ります。シーソーを釣り合わせるには、どれだけの力が必要でしょうか。$$\text{F2} = \frac{10 \times 2}{4} = \frac{20}{4} = \mathbf{5}$$となります。支点から遠い位置にあるほど、小さな力で釣り合うのです。

よくある質問

どの単位を使えばいいですか? 2つの力を同じ単位で、2つの距離を同じ単位で揃えていれば、どの単位でも問題ありません。単位は両辺で打ち消し合います。

距離はどこから測ればいいですか? 必ず支点(回転中心)から、それぞれの力が作用する点までの垂直距離を測ってください。

モーメントの値は何を表していますか? モーメントは「力 × 距離」で、回転させる働きを表します。釣り合ったてこでは、両側のモーメントの値が等しくなり、その値が結果に表示されます。

最終更新: