ほかにも:力のつり合い

シーソー:モーメントをつり合わせよう

教育用シミュレーションゲーム。シーソーをつり合わせるには子どもがどこに座ればよいか、どれだけの質量ならよいかを予想し、手を離して水平を保つか傾くかを確かめよう。

力のモーメント回転のつり合い

公園

どこに座る

準備完了
シーソーをつり合わせるには JavaScript を有効にしてください。説明と例題はそのまま読めます。
重さ m·g持ち上げる力 F支点の支える力モーメントのバー
支点のまわりのモーメントΣM = 0

時間

0.00 s

t

傾き

0.0 °

θ

反時計回りのモーメント

— N·m

Σ m·g·d

時計回りのモーメント

— N·m

Σ m·g·d

合計のモーメント

— N·m

ΣM

手を離す前に予想しよう

答えを入力するとシーソーが準備されます。答えが入るまで「手を離す」は押せません。

手を離す前につり合いを予想しよう。

ミッションスコア—

2% 以内の正解で 100 点。1 回目の実行で正解すると 50 点追加。実行は始まった時点で数えます。

✓ 正解① 一発正解

シーソーの遊び方

  1. シーソーを選び、カードで質量と支点からの符号つき距離を確認しよう。
  2. 各モーメント(重さ × 距離)を求め、左右それぞれで足そう。
  3. 左右を等しくする距離、質量、または力を入力して「手を離す」を押そう。
  4. モーメントのバーを見よう。同じなら板は水平のまま、違えば大きいモーメントの側へ傾きます。

シーソーを水平に保つものは?

力は物体を支点のまわりに回すことができます。その回す働き、力のモーメントは、力と支点からの垂直距離の積です:M = F·d。距離 d にある重さ m·g なら M = m·g·d。モーメントが打ち消し合うと、静止している物体は回り始めません:ΣM = 0、つまり反時計回りのモーメントと時計回りのモーメントが等しくなります。だから遠くの軽い子どもが近くの重い子どもとつり合い、支点が中心にないと板の重さが効いてきて、手押し車のようなてこでは小さな力で大きな荷物を持ち上げられるのです。

学習に絞ったモデル

板は変形せず、子どもは決まった距離にある点状の重さです。合計のモーメントが大きい側のモーメントの 2% 以内なら、支点の摩擦が板を水平に保ちます。そうでなければ板は静止から回転し、θ = ½·(ΣM ÷ I)·t²、低い方の端が地面に着くまで回ります。その時刻は正確に求めます。反時計回りのモーメントを正とします。実時間で再生します。

言語を切り替えても、シーソー、答え、挑戦回数、実行の状態は保たれます。