てこのつり合いシミュレーター

定規に10円玉をのせて、どこに何枚でつり合うか見てみよう。

支点の上にのせた定規と10円玉 支点

左にかたむいた!

左をかたむけるはたらき54 
右をかたむけるはたらき0 

おもりをのせる

右のうで・支点から 4cm定規の19cmのめもり。絵の定規をタップしてもえらべます

左と右のかたむけるはたらき

左54
右0

おもりの重さ(g)×支点からのきょり(cm)の合計。2本の長さが同じになると、つり合います。

右の4cmに、10円玉をあと3枚のせるとつり合います

 

左にのせるもの

右にのせるもの

10円玉は約4.5g、5円玉は約3.75g、1円玉は約1g。とちゅうでかえると、のっているおもりもかわります。

実験ノート

つり合ったときや「記録する」をおしたときに、ここに結果がたまっていきます。自由研究の表に写せます。

てこは何cmに何枚でつり合う?

てこは、左右で「おもりの重さ×支点からのきょり」が同じになったときにつり合います。たとえば30cmの定規のまん中を支点にして、左の支点から6cm(定規の9cmのめもり)に10円玉を2枚のせたとき、右にのせる10円玉の目安は次のとおりです。

右にのせる場所(支点から)定規のめもり10円玉の枚数
2cm17cm6枚
3cm18cm4枚
4cm19cm3枚
6cm21cm2枚
12cm27cm1枚

どの行も「枚数×きょり」が12になっています(左は2枚×6cm=12)。支点からのきょりが2倍になると、つり合う枚数は半分になります。

ちがう硬貨どうしでは、重さでくらべます。10円玉は約4.5g、1円玉は約1gなので、同じ場所なら10円玉2枚(約9g)と1円玉9枚がつり合います。

どうしてきょりで変わるの?

シーソーを思いうかべてください。重い大人と軽い子どもでも、子どもが支点から遠くにすわると、つり合わせることができます。支点から遠いところにあるおもりほど、てこをかたむけるはたらきが大きくなるからです。このはたらきは「おもりの重さ×支点からのきょり」で表せます。左右でこれが同じなら、てこは水平につり合います。

おうちの方向けに言うと、これは支点のまわりの力のモーメント(重さ×腕の長さ)のつり合いです。小学6年の理科「てこの規則性」で学ぶ内容で、中学受験では棒の重さや、ばねばかり・滑車を組み合わせた問題に発展します。左右の一方の重さを決めると、つり合うきょりと重さは反比例の関係になるので、6年の算数「比例と反比例」ともつながります。

おうちでの実験のやり方

用意するもの:30cmのものさし(うすいプラスチックのもの)、丸いえんぴつ1本、セロハンテープ、10円玉10枚くらい、あれば1円玉。

  1. えんぴつを机の上に横向きに置き、転がらないようにセロハンテープでとめる。これが支点になる。
  2. ものさしの15cmのめもりをえんぴつの上にのせる。水平にならないときは少しずらして、水平になる場所を支点にする。
  3. 左の支点から6cm(9cmのめもり)に、10円玉を2枚重ねてのせる。硬貨のまん中をめもりに合わせるのがコツ。
  4. 右に10円玉をのせる場所と枚数を変えながら、つり合うところをさがして記録する。
  5. このシミュレーターの予想とくらべてみる。

注意すること

自由研究のまとめ方のヒント

「左の重さ×きょり」と「右の重さ×きょり」を表にならべると、つり合ったときに同じ数になることが見つけられます。右のきょりを横じく、つり合う枚数をたてじくにしたグラフをかくと、きょりがのびるほど枚数がへっていく形(反比例)が見えてきます。はさみやせんぬきなど、身のまわりのてこを使った道具を調べて、支点・力点・作用点の位置をくらべるのもおすすめです。予想(このシミュレーター)と実験の結果がずれた理由を考えるのも、りっぱな研究です。

よくある質問

計算ではつり合うのに、実際にはかたむくのはなぜ?

硬貨のまん中がめもりからずれている、ものさしがわずかに曲がっている、支点の位置がものさしのまん中からずれている、などが理由として考えられます。反対に、えんぴつの上ではものさしが少し引っかかるので、わずかな差ではかたむかないこともあります。

同じ場所に重ねるのと、分けて置くのはちがう?

かたむけるはたらきは足し算できます。たとえば、支点から3cmに1枚と9cmに1枚を置くと、3+9=12で、6cmに2枚(6×2=12)と同じはたらきになります。シミュレーターで分けて置いて、確かめてみてください。

支点をまん中からずらすとどうなる?

ものさしそのものの重さも、てこをかたむけるはたらきを持つようになります。ものさしの重さは、ものさしのまん中に集まっていると考えて計算します。このシミュレーターは、支点がものさしのまん中にある場合の計算です。

てこを使った道具には何がある?

はさみ、くぎぬき、せんぬき、ピンセット、トングなどがあります。支点・力点(力を加えるところ)・作用点(ものにはたらくところ)のならび方によって、小さな力で大きな力を出せたり、細かい作業がしやすくなったりします。