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モーメントから重心を求める方法は?1分でわかる計算、モーメントのつりあい

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物体の重心位置はモーメントの計算(つりあい)から算定できます。重心は、物体の全重量が作用する点なので「各重さによるモーメントの総和=合力によるモーメント」の関係から、重心位置を算定します。今回は、モーメントから重心を求める方法、計算、モーメントのつりあいについて説明します。力のモーメント、モーメントのつり合いの詳細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

モーメントのつり合いとは?1分でわかる意味、考え方、重心位置の求め方は?

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モーメントから重心を求める方法は?

物体の重心はモーメントの計算(つりあい)により算定できます。


下図をみてください。1つの物体をいくつかの数に分割しても、当然、分割された部分にも重さがあります。つまり物体に生じる重力(重さ)は、物体の各部分に生じる重さの合計すなわち合力(ΣΔP=P)です。


物体の重さ


さて、物体の各部分の重さは各部分の重心に作用します。よって、物体の重さが作用する点(重心)は、各部分の重さの合力の作用点といえます。仮に物体の重心位置に、重力と等しい大きさかつ逆向きの力で押し返すと、物体に作用する力はつりあって静止します。


よって、各部分の重さによるモーメントと合力によるモーメントが等しいことを利用すれば重心が算定できるのです。重心、力のモーメントの詳細は下記をご覧ください。

重心とは?1分でわかる簡単な意味、定義、求め方、公式

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


下図に示す物体のx方向の重心を求めましょう。L形を2つの長方形に分割すれば、各長方形の重さは各々の重心に作用します。


重心位置の計算


各部分の重さはP1、P2なので合力はP1+P2です。原点Oから重心(合力の作用点)までの距離をLxとするとき、モーメントのつりあいは、


モーメントから重心を求める方法1


になります。上式をLxについて解けば


モーメントから重心を求める方法2


です。上式により合力の作用点(重心)を算定できます。

重心とモーメントのつりあい

下図に示すように、剛な梁の点A、点Bに重さが作用します。点O(ピン支点)におけるモーメントのつりあいを求めます。点OではΣM=0です。


天秤の力のつりあい1


重心とモーメントのつりあい


モーメントのつり合いの詳細は下記も参考になります。

モーメントのつり合いとは?1分でわかる意味、考え方、重心位置の求め方は?

まとめ

今回は、モーメントを用いて重心を求める方法について説明しました。物体の重心には物体の合力が作用します。よって、各重さによるモーメントの総和=合力によるモーメントから、重心位置を求めます。力のモーメント、モーメントのつり合い、力のつりあい条件など下記も勉強しましょう。

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

モーメントのつり合いとは?1分でわかる意味、考え方、重心位置の求め方は?

力の釣り合い条件とは?1分でわかる意味、3つの条件式は?

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