JP3084853U - 三力の釣合い実験器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本考案は、三力の力の作用点Ｐから吊り下げ
られた中央の重りと釣り合うように左右に振り分けた重
りの位置をそれぞれ任意に変化させても三力の釣合いベ
クトルが変わらないことを理解させる実験器を提供す
る。 【解決手段】 略方形に形成する枠体の上の支持板両端
に定滑車を設け、該支持板の左右に垂設したガイド板に
は上下方向に移動可能な動滑車をそれぞれ設けて、一方
の動滑車を下方へ引いたときに他方の動滑車が上動する
ように左右の動滑車を定滑車を介して紐で連結すると共
に、三力の作用点Ｐから振り分けた左右の重りを左右の
動滑車から各吊り下げて中央の重りと釣り合うようにす
る。従って、左右にあるガイド板内の動滑車を上下に移
動させ左右の重りの位置および作用点Ｐの位置が変わっ
ても三力の釣合いの関係が変わらないことを視覚的に理
解させることを可能とした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、三力の作用点Ｐから吊り下げた重りと、Ｐ点から左右に振り分けら れた重りとを釣り合わさせて三力の釣合い関係を視覚的に理解させる中学校や高 等学校で用いる三力の釣合い実験器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、中学校や高等学校で用いる三力の釣合い実験器は、Ａの力とＢの力によ り平行四辺形をつくり、その対角線を逆向きに延長させるとＣの力と一致するこ とを確かめることを学習の目的としている。従来の実験器は、水平な平面上で、 ３個のばね秤に紐をつけ、３本の紐の先端を結び、ばね秤を面に沿って３方向へ 引く実験器や、水平な平面円板上の端にある間隔をおいて、３個の滑車を取付け 、円板の中央に、３本の紐を結び合わせた結び目を置き、それぞれの紐を滑車を 通して、紐の先端に重りを吊り下げる実験器、または、２個の磁石付き滑車をス チ−ル黒板に吸着させて、３本の紐を結び合わせ、２本の紐を滑車に架けて、３ 本の紐の先端に重りを付けて三力の釣合い調べる実験器があった。然しながらこ れら実験器では三力のつりあいを平行四辺形の図で理解させるのには有効である が重りの位置関係を任意に変えて力の釣合いを理解させることは出来なかった。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、三力の力の作用点Ｐから吊り下げられた中央の重りと釣り合うよう に左右に振り分けた重りの位置をそれぞれ任意に変化させても三力の釣合いベク トルが変わらないことを理解させる実験器を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案の三力釣合い実験器は、略方形に形成する枠体の上の支持板両端に定滑 車を設け、該支持板の左右に垂設したガイド板には上下方向に移動可能な動滑車 をそれぞれ設けて、一方の動滑車を下方へ引いたときに他方の動滑車が上動する ように左右の動滑車を定滑車を介して紐で連結すると共に、三力の作用点Ｐから 振り分けた左右の重りを左右の動滑車から各吊り下げて中央の重りと釣り合うよ うにする。従って、左右にあるガイド板内の動滑車を上下に移動させ左右の重り の位置および作用点Ｐの位置が変わっても三力の釣合いの関係が変わらないこと を視覚的に理解させることを可能とした。

【０００５】

【考案の実施の形態】

本考案の三力釣合い実験器は、中央に吊り下げた重りに対する左右に振り分け た重りとの釣合いを視覚的に理解させるもので、略方形な枠体の左右のガイド板 に移動自在な滑車を組み込み、その滑車に左右に振り分けた重りをぶら下げるよ うにしたものである。以下、本考案の実施例を図面に基づき説明する。

【０００６】 図１に示すように本考案の三力つりあい実験器を支持する略方形の枠体は上下 の支持板３ａ、３ｂと左右のガイド板8ａ、8ｂとで構成され、上側の支持板３ａ は、横長な同一サイズの２枚の透明なアクリル板を間隙を設けて対峙させてあり 、その間隙に複数個のブロック１０を挟み込んである。そしてそのほぼ両端に配 置される定滑車4ａ、4ｂは保持板１１で挟み込まれ保持されている。尚、後側の アクリル板は明るい薄色とし、前面は無色透明のアクリル板としてアクリル板を 通して動滑車５ｃ、５ｄに連結する紐２が見えるようにしてある。また枠体下側 の支持板３ｂは左右のガイド板８ａ、８ｂの下端を各固定し、枠体が変形しない ように支持するもので１枚のアクリル板を用いている。尚、フック９は、黒板ま たは壁にかけられるようにベニア板１にＬ型金具を付けたものである。

【０００７】 縦方向の補強板７は、枠体の略中央に２本、斜めに傾けて設け、上方の後側の アクリル板と下方の支持板３ｂにビスとナットで各固定して枠体が変形しないよ うに補強する。

【０００８】 動滑車５c、５dをガイドするガイド板８ａ、８ｂは、枠体の左右に各設けられ 、前記上方の支持板３ａと同様に同一サイズの２枚の透明なアクリル板にブロッ ク１２をその下端に挟み込み対峙させ、その上端は上の支持板３ａに固定し、下 端は下側の支持板３ｂに固定する。また左右のガイド板８ａ、８ｂ内に形成する 空所内に動滑車５ｄ、５ｃを移動自在にそれぞれ収容してある。

【０００９】 図２は、動滑車５ｄを側面および正面から見た図で、動滑車５ｄを支持する支 持枠の上方および下方はそれぞれ紐２に結ばれている。紐２は上の支持板３a内 に固定された定滑車４aと定滑車４bにかけられ対向側のガイド板８ａ内の動滑車 ５ｃに結ばれ、さらに動滑車５ｃの支持枠の下方から伸びた紐２は動滑車５ｄに 結ばれている。すなわち動滑車５cと５dとは紐２で定滑車4ａ、4ｂを介してルー プ状に結ばれている。従って垂れ下がった紐２を引くと一方の動滑車が下動し、 他方が上動することになる。

【００１０】 三力のつりあい関係を実験する３個の重り６ａ、６ｂ、６ｃは三力の作用点Ｐ からそれぞれ伸ばした紐１３で結ばれており、Ｐ点から左右に振り分けられた紐 １３は動滑車５ｃ、５ｄにそれぞれかけられ重り６ａ、６ｃにそれぞれ結ばれて いる。

【００１１】 本実験器を用いて三力のつりあい関係を実験するときは、Ｐ点から吊り下げた 中央の重り６ｂとＰ点から伸ばした紐１３により動滑車５ｃ、５ｄから各吊り下 げられた左右の重り６ａ、６ｃとがつりあった状態で、一方の動滑車5ｃに結ば れた紐２を下方に引くとループ状に結束されている他方の動滑車５ｄが上動しＰ 点も移動する。従って重り６ａ、６ｂ、６ｃの吊り下げ位置関係は変わることと なるが、３個の重りのつりあいを示す平行四辺形の形は変わらないことが視覚的 に理解できる。すなわち一定のつりあい関係が成立した場合は重りの位置が移動 してもつりあい関係は変わらないことを視覚的に示すことが出来る。

【００１２】 本実験器の使用例を図４に基づき説明する。この図は重りの重量が３個とも同 一としたときの実験例である。三力の力の釣合い関係はＰ点から吊り下げられた 重り６ｂに対しＰ点から左右に振り分けられ動滑車５ｃと５ｄに吊り下げられた 重り６ａと６ｃとが釣り合った関係にあるＡ図の状態において、左右の動滑車に かけたひも１３の重りに加わる重力の矢印で平行四辺形を作り、その対角線を延 長すると他方のひとつの重りの重力の矢印に重なり、その重りの重力の長さと対 角線の長さが等しくなる。そしてこのＡ図の状態から前述のように一方の動滑車 ５ｄに結ばれたひも２を引くと動滑車５ｄはガイド内を下動し動滑車５ｃは上動 してＢ図の状態となる。すなわち左右の動滑車が５ｃ´、５ｄ´の位置に変わっ ても三力の釣合いの平行四辺形は変わらないことを視覚的に示すことが出来る。 すなわち、点Ｐに加わる三力の大きさ、向きが変わらないことを示すことが出 来る。

【００１３】

【考案の効果】

本装置は、左右の重り６ａ、６ｃを吊り下げる動滑車５ｃ、５ｄの位置を変え ても力の釣合いの関係が変わらないことを視覚的に理解させることができる。ま た本装置は枠体に固定して設け、持ち運びを容易にしたのでどこでも即実験が出 来るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係わる三力釣合い実験器の正面図であ
る。

【図２】動滑車の側面図と正面図である。

【図３】図１の右側面図である。

【図４】本考案実験器の使用説明図である。

【符号の説明】

１ ベニア板 ２ 紐 ３ａ、３ｂ 支持板 ４ａ、４ｂ 定滑車 ５ｃ、５ｄ 動滑車 ６ａ、６ｂ、６ｃ 重り ７ 補強板 ８ａ、８ｂ ガイド板 ９ フック １０ ブロック １１ 定滑車の保持板 １２ ガイド板のブロック

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 略方形に形成する枠体の上の支持板（３
   ａ）両端に定滑車（４ａ、４ｂ）を設け、該支持板（３
   ａ）の左右に垂設したガイド板（８ａ、８ｂ）には上下
   方向に移動可能な動滑車（５ｃ、５ｄ）をそれぞれ設け
   て、一方の動滑車（５ｃ）を下方へ引いたときに他方の
   動滑車（５ｄ）が上動するように左右の動滑車（５ｃ、
   ５ｄ）を定滑車（４ａ、４ｂ）を介して紐（２）で連結
   すると共に、三力の作用点Ｐから振り分けた左右の重り
   （６ａ、６ｃ）を左右の動滑車（５ｃ、５ｄ）から各吊
   り下げて中央の重り（６ｂ）と釣り合うようにした三力
   の釣合い実験器。