固着したボルトの遊び方
- ボルトを選び、カードで必要なモーメント、にぎる位置 r、押す力 F、角度 φ を読み取ろう。
- うでの長さ d = r·sin φ を求めよう：ボルトから押す力の作用線までの垂直な距離です。
- ちょうど足りるモーメント τ = F·d になる力、距離、角度を入力し、「押す」を押そう。
- メーターを見よう：モーメントが線に届いた瞬間にボルトがゆるみます。棒が届かなければ、固着したままです。
レンチはどうやってボルトを回すの？
力は、物体を軸のまわりに回す働きをもちます。これを力のモーメント（トルク）といいます。どれだけ強く押すか、軸からどれだけ離れた所か、どの向きかで決まります。回すのは柄に垂直な部分だけなので、τ = F·r·sin φ です。同じモーメントは力 × うでの長さ、τ = F·d とも書けます。d = r·sin φ は軸から押す力の作用線までの垂直な距離です。柄にそって押すと d = 0 で、何も回りません。だからレンチは端を直角に押し、長い柄は固着したボルトをゆるめ、十字レンチでは両手が仕事を分け合うのです。
学習に絞ったモデル
レンチは変形せず、手で押す力はそれぞれ 1 つの力とします。ボルトがゆるむには決まったモーメントが必要です。押す力は 0 から 2 s かけて一定の割合で大きくなり、モーメントがその値に達した瞬間にボルトがゆるみます。この瞬間は正確に求め、0.05% 未満足りないだけなら届いたとみなします。ゆるんだボルトは押す力を保ったまま 1 s で 1/4 回転し、固着したボルトはさらに 1 s 観察します。上から見て反時計回りのモーメントを正とします。実時間で進みます。