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クイズ バットを重心で吊るすとき、バットの左右の部分のどっちが重いか

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MeHe / Pixabay

物理学上の意味はよくわかっているつもりでも、問題を解くときに戸惑ってしまうことがありませんか?
そういうときは、根本の原理原則に立ち返って一歩づつ考えを進めていかなければなりません。

誰しも、その過程で面倒くさくなり、「エイヤッ!コレ」とやってしまいがちです。
しかし、辛抱して考え抜くことがきちんとできれば、物理の理解度や問題解決能力は飛躍的にアップします。

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動画で解説

直感は正しいか バットの重心
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バットの重心

野球のバットは均一ではありません。
したがって、その重心は真ん中にはないでしょう。

ではバットを重心で吊るしてみましょう。
図のように水平にうまく吊るすことができました。

では、ここで重心で左右にバットを切り離します。

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問題です

このバットは切り離したもののうち図の右側と左側の部分ではどちらが重いでしょうか?

選択肢

  1. 同じ
  2. 図の右側の部分
  3. 図の左側の部分

さあ考えてみましょう。

ヒントはモーメントです。

PeterKaul / Pixabay

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考え方

ぱっと直感で考えると、釣り合っているんだから 1 の「同じ」ではないか?と思う人もいるかも知れません。

しかし、シーソーを思い出してください。
シーソーで大人と子供が乗っているとき、釣り合うためにはより体重の重い大人がシーソーの真ん中の方向によらなければなりませんね。

それと同じで、このバットもより真ん中によっているのはバットの右側です。
したがって、2 のバットの右側部分が重いことになります。

モーメントで考える

これはモーメントの考え方で説明できますね。
図のように、バットの右側と左側の重さをそれぞれ $W$、$w$ とします。
またそれぞれの部分の重心から、バット全体を吊り下げている糸のところまでの距離を、$L$、$l$ としましょう。

そうすると、モーメントの釣り合いから

$$w \times l=W\times L$$

ここで、$l > L$ ですから、$w<W$ となります。
いかがでしょうか?
「直感あやまたず」などといいますが、こと物理に関してはかならずしもそうだとも言えないですね。

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