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支点と力点、作用点の関係は？1分でわかる意味、分かりやすい説明、モーメントとの関係

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支点（してん）とは「重さを支える点」、力点（りきてん）とは人が力を加える点、作用点（さようてん）は重り（物など）が力を加える点です。力点と作用点は本質的に同じですが、「人が力を加える、物が力を加える」ことが違います。支点と力点、作用点は、てこの原理の説明でよく使います。

今回は、支点と力点、作用点の関係と意味の分かりやすい説明、モーメントとの関係について説明します。てこの原理、モーメントの意味など下記が参考になります。

てこの原理の計算は？1分でわかる意味、計算と公式、距離、反比例、例題

力のモーメントってなに？本当にわかるモーメントの意味と計算方法

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記事を書いた人

ハナダユキヒロ／建築学生が学ぶ「構造力学」

難解な構造力学、建築構造の用語を分かりやすく解説する専門家。高等専門学校在学中から建築学生が学ぶ「構造力学」を運営。その後、国立大学大学院⇒組織設計事務所⇒弊サイト運営に従事している。

著書：「わかる構造力学/工学社」、「わかる構造力学改訂版/工学社」

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支点と力点、作用点の関係は？分かりやすい説明

支点と力点、作用点の関係を下図に示します。

図　支点と力点、作用点

また、それぞれの意味を下記に示します。

支点　⇒　重さを支える点

力点　⇒　人が力を加える点

作用点　⇒　物が力を加える点

上記は「てこの原理」の説明でよく使います。てこの原理とは、「小さな力で重い物を持ち上げる」法則です。また支点と力点、作用点の関係は「シーソー」に似ています。てこの原理は下記も参考になります。

てこの原理の計算は？1分でわかる意味、計算と公式、距離、反比例、例題

下図をみてください。作用点と力点の重さが同じとします。作用点から支点までの距離＝支点から力点までの距離のとき、棒はどちら側にも動かず、つり合いを保ちます。※棒は十分に固いと考えてください。

図　支点と力点、作用点とてこの原理

一方、作用点（力点）のどちらかが「支点との距離が長くなるように」動けば、動いた側に棒は傾きます。

図　支点と力点、作用点とてこの原理２

これらは「力のモーメント」が関係しています。力のモーメント＝力×支点までの距離です。※力のモーメントの意味は下記が参考になります。

力のモーメントってなに？本当にわかるモーメントの意味と計算方法

前述したように「作用点（力点）から支点までの距離が長くなる」と、モーメントが大きくなります。モーメントの大きい側に棒は動きます。また、支点の位置を移動させても「作用点（力点）～支点までの距離」が変わります。

力点の大きさが同じでも、支点までの距離によりモーメントの大きさも変わります。例えば、

モーメント1＝P×1(m)＝P

モーメント2＝P×2(m)＝2P

モーメント3＝P×3(m)＝3P

のように、全く違う大きさになりますね。

支点と力点、作用点とモーメントの関係

支点と力点、作用点とモーメントの関係を利用して、重い物を持ち上げることが可能です。これが「てこの原理」です。下図をみてください。AとBで、支点から力点までの距離が違います。作用点の重さは同じです。

どちらの方が、小さい力で持ち上げられると思いますか。※日常生活の中で経験があるかもしれませんね。

図　支点と力点、作用点とてこの原理３

正解はBです。Bの方が、力点～支点までの距離が長いからです。AとBのモーメントを下記に示します。

Aのモーメント＝P×L/2＝PL/2

Bのモーメント＝P/2×L＝PL/2

上記の通り、Bの力点に作用する力は、Aの半分「P/2」で、Bと同じモーメントが作用します。てこの原理の計算、力のモーメントは下記が参考になります。

てこの原理の計算は？1分でわかる意味、計算と公式、距離、反比例、例題

力のモーメントってなに？本当にわかるモーメントの意味と計算方法

てこの原理で物を持ち上げる時は、なるべく棒を長くすると小さな力で済みます（※ただし棒は十分に固くする）。

まとめ

今回は、支点と力点、作用点について説明しました。意味が理解頂けたと思います。支点は重さを支える点、力点は人が力を加える点、作用点は物が力を加える点です。支点と力点、作用点はモーメント、てこの原理と関係します。下記も併せて勉強してくださいね。

力のモーメントってなに？本当にわかるモーメントの意味と計算方法

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