この記事では、レバレッジの法則とは何かについて説明します。また、テコの法則がテコに作用する力にどのような影響を与えるかを説明する例も示します。さらに、段階的な演習でてこの原理を実践することができます。
論理的には、てこの法則がどのような構成になっているかを確認する前に、てことは何なのかを明確に理解する必要があります。このため、説明を続ける前に次の投稿にアクセスすることをお勧めします。
レバレッジの法則とは何ですか?
テコの法則は、テコに作用するさまざまな力を関係付ける法則です。したがって、てこの法則は、てこの問題を解決するために使用されます。
より具体的に言うと、てこの法則によれば、力と腕の長さの積は、抵抗と腕の長さの積に等しいと言えます。
したがって、テコの法則により、てこにかかる荷重によって加えられる力である抵抗と、荷重に打ち勝つために加えられる必要がある力である出力とを数学的に関連付けることができます。
レバーの法則の公式
テコの法則の公式は、力とレバーの抵抗を数学的に関連付けます。より具体的には、テコの法則は、電力とパワーアームの積は抵抗と抵抗アームの積に等しいと述べています。
金：
- 支点または支点 (F) : これは、レバーが残る部分です。したがって、バーとその上の体の重量全体を支えます。
- 努力または力 (P) : 反対側の荷重に対抗するためにレバーに加えられる力です。
- 荷重または抵抗 (R) : 克服する必要がある力です。
- パワーアーム（BP） ：パワーと支点の間の距離です。
- レジスタンスアーム (BR) : レジスタンスと支点の間の距離です。
てこの法則は、てこが平衡状態にある場合、つまり静止している場合にのみ成立することに注意してください。したがって、レバーが動くと、レバーの方程式は成り立ちません。
レバレッジの法則の例
例として、このセクションでは、抵抗に対抗するために加えなければならない力の値がレバーアームの長さに応じてどのように変化するかを見ていきます。
まず、支点が力と抵抗のちょうど真ん中にあるときに何が起こるかを見てみましょう。
テコの法則の公式を適用して、電力の値を計算します。
したがって、支点が力と抵抗のちょうど中間にある場合、レバーに加えなければならない力は抵抗に相当します。
次に、サポート ポイントがパワーよりもレジスタンスに近い場合を分析します。
したがって、電力アームが抵抗アームより長い場合、電力値は抵抗値より小さくなります。
最後に、サポート ポイントが抵抗よりもパワーに近い場合を検討します。
結論として、支点が抵抗よりも力に近い場合、スケールのバランスを取るには抵抗よりも大きな力を加える必要があります。
てこの法則の演習問題を解決しました
演習を行う前に、さまざまな種類のレバーについて説明している次のリンクにアクセスすることをお勧めします。レバーの種類ごとに演習があり、問題を解決するにはそれぞれの種類が何であるかを理解しておく必要があるためです。 。
演習 1
50 kg の本体を 300 cm の剛性バーで作られた 1 度レバーの隣に置きます。荷物と支点の距離が 180cm の場合、レバーの反対側に置かれた体の重さはどれくらいあればバランスが取れますか?
この問題のレバーは 1 度のもので、抵抗 (50 kg) と抵抗アーム (180 cm) しかわかりません。ただし、バーの長さはわかっているので、バーの全長から抵抗アームの長さを引いてパワー アームを計算できます。
次に、テコの法則を適用して、べき乗の値を決定できます。
データを式に代入します。
そして最後に、方程式内の未知数を解きます。
演習 2
手押し車の中に、支持点から 50 cm の位置に 70 kg の物体を置きます。手押し車を保持する部分が支点から140cmの場合、手押し車で物を運ぶためにはどの程度の努力が必要でしょうか？
手押し車は支点と動力の間に抵抗があるため、第 2 度のレバーです。したがって、問題を解決するには、てこの原理を適用する必要があります。
既知のデータを方程式に代入します。
そして最後に、方程式内の未知数を解きます。
したがって、25kgを持ち上げるのと同等の努力をする必要があります。
演習 3
3 度レバーでは、支点から 80 cm の位置にある 15 N の抵抗に対抗するには、60 N に相当する力を発揮する必要があります。支点からどのくらいの距離で力がかかるかを計算します。
この第 3 度レバーの問題では、パワー アームを決定するように求められます。したがって、問題を解決するには、レバレッジ方程式を適用する必要があります。
既知のデータを方程式に代入します。
そして、方程式内の未知数を解きます。
したがって、力は支点から 20 cm の位置で加える必要があります。