てことモーメントの仕組みとは？

てことは、支点と呼ばれる固定された一点の上で回る、固い棒のこと。モーメントとは力の回転させる働きのことで、力に支点からの距離を掛けたものに等しい。押す場所が支点から遠いほど、同じ押しでもてこは強く回る。小さな押しが重い荷を持ち上げられるのはそのためだ。押しを支点から遠くに掛け、荷を支点の近くに置けば、押しの方が大きなモーメントを作るので、てこは回って荷を持ち上げる。

てことは、支点と呼ばれる固定された一点の上で回る固い棒のことで、モーメントとは力の回転させる働きのこと、つまり力に支点からの距離を掛けたものだ。敷石の縁の下にバールを差し込み、レンガの上に載せてみよう。レンガが支点だ。両手はレンガから約60センチの柄を押し下げ、敷石の縁は反対側、約5センチのところにある。君の押しはバールを敷石の方へ回すモーメントを作り、敷石の重さはその回転に逆らうモーメントを作る。バールは大きい方のモーメントの向きに回る。君の押しは敷石の十二倍の距離で働くので、バールは君の力の約十二倍で敷石の縁を押し上げ、手では絶対に持ち上がらない敷石が上へ動く。君の側の柄は長い弧を描いて下がり、敷石の縁は数ミリしか上がらないので、仕事の帳尻が合う。君の小さい力×長い弧は、敷石の大きい力×わずかな上昇に等しい。距離と力のこの交換こそ、てこがしていることで、両端が半分ずつ受け取る。支点に近い端はより大きな力を、遠い端はより大きな動きを受け取る。技師はこの回転させる働きをモーメントと呼び、整備士は同じ量をトルクと呼ぶ。測り方は同じだ。

手押し車は、君が百回は押してきた、てこだ。車輪の軸が支点。荷は車輪の近くの荷台に載り、両手はずっと後ろの取っ手を握る。取っ手を持ち上げる力は軸のまわりに手押し車を起こすモーメントを作り、荷の重さはそれを押し戻すモーメントを作る。手は荷より三倍ほど軸から遠いので、釣り合わせるのに要るのは荷の重さの三分の一。二十キロ分の持ち上げで六十キロの砂を支えられる。手はまた、荷台がほとんど地面を離れない間に、長い弧を描いて上がっていく。小さい方の持ち上げが長い距離に働き、重い方の荷が短い距離を動く。それがてこの交換だ。