Web版　親子はかり教室2023(1)

「棒はかり」をつくろう！

棒はかりってどういうもの？

はかるん	「棒はかり」ってどういうものなの？
ぐらむじいさん	「棒はかり」は、てこの原理(げんり)を利用して重さをはかるものじゃ。電気式(でんきしき)はかりや上皿(うわざら)てんびんと同じ「はかり」のなかまじゃな。取緒(とりお)を手にもち、送りおもりを動かして、はかるものとつりあったところ（バランスがとれて水平になるところ）がはかるものの重さになるのじゃ。下図の場合、はかるものの重さは80グラムじゃな。　　　　　電気式はかり　　　　　　　上皿てんびん　　　　　　　　棒はかり天びんは、あるものの重さをはかるために同じ重さ分のおもりを用意する必要があるんじゃが、棒はかりは1本の棒と1つのおもりだけでいろいろな重さのものをはかることできるんじゃよ。昔の人は棒はかりを使っていろいろな重さをはかっていたのじゃ。
はかるん	へぇー、棒はかりを使えばいろいろな重さをはかることができるんだね。簡単なしくみのようだけど、僕でも作ることができるの？
ぐらむじいさん	材料を工夫すれば、身近に手に入るもので作ることができるんじゃ。はかるんも一緒に作ってみようかの。
はかるん	おもしろそうだね、さっそく作ってみるから作り方をおしえて！！
ぐらむじいさん	やさしく解説した動画や資料があるからみてみるのじゃ。

「棒はかり」の作り方の資料はこちらから（PDF：902KB）

「棒はかり」の作り方の動画はこちらから

棒はかり工作

てこの原理ってなに？

はかるん

おじいちゃん、棒はかりができたよ！電気式はかりではかった重さと同じ結果になったよ！ところで、さっきおじいちゃんが「棒はかりはてこの原理」を利用したものだっていってたけど、どんなしくみなの？

ぐらむじいさん

「てこ」とは、小さい力で重いものを動かすしくみのことじゃ。
長い棒をつかってものを動かすとき、力を加えるところを力点(りきてん)、加えた力が動かすものにはたらくところを作用点(さようてん)、棒をささえているところを支点(してん)というのじゃ。
3点には、支点から力点までの距離が長いほど、また、支点から作用点の距離が短いほど小さな力で重いものを動かせるという関係性があるのじゃ。これを「てこの原理」というんじゃよ。

ぐらむじいさん

棒はかりの場合、力点＝送りおもり、作用点＝はかるもの、支点＝取緒になるのじゃ。

取緒を支点として、送りおもりの重さが棒に加わることで、はかるものを上に動かす力がはたらくのじゃ。この力とはかるものの重さがつりあうところ（バランスがとれて水平になるところ）を送りおもりを動かしてみつけることではかるものの重さがわかるのじゃ。

はかるん

なるほど。支点から力点までの距離が長いほど小さな力で重いものも動かせるんだから、送りおもり（力点）を取緒（支点）から遠ざけるほど重いものとつりあうのかな？

ぐらむじいさん

そのとおりじゃ！作用点にはたらく力は、支点から作用点までの距離を1としたときに支点から力点までの距離が何倍になるかできまるんじゃ。これを「てこ比」といい、てこ比が大きくなるほど作用点にはたらく力は大きくなるんじゃ。
たとえば、下図の場合、取緒（支点）からはかるもの（作用点）までの距離を1としたときに取緒（支点）から送りおもり（力点）までの距離が4倍なので、てこ比は「4」じゃ。このとき、はかるもの（作用点）には、送りおもりの4倍の重さを上に動かす力がはたらくのじゃ。

つまり、送りおもりが50グラムならば、つりあう重さ（＝はかるものの重さ）は4倍の重さである200グラムになるということじゃ。てこ比により、つりあう重さがどう変わるのかは下表のとおりじゃ。

取緒(支点)からはかるものまでの距離 [センチメートル]	取緒(支点)から送りおもりまでの距離 [センチメートル]	てこ比	送りおもりの重さ [グラム]	つりあう重さ [グラム]
10	10	1	50	50
10	20	2	50	100
10	30	3	50	150
10	40	4	50	200
10	50	5	50	250

はかるん

取緒（支点）からはかるもの（作用点）までの距離や送りおもりの重さが変わると、てこ比やつりあう重さも変わるの？

ぐらむじいさん

そうなんじゃ。下表のように取緒（支点）からはかるもの（作用点）までの距離や送りおもりの重さが変わると、てこ比やつりあう重さはこれだけ変わってくるんじゃよ。
そのため、てこ比や送りおもりの重さを工夫(くふう)すれば、いろいろな重さをはかれる棒はかりを作ることができるんじゃぞ。お店でつかっている棒はかりの中には100キログラムを超えるものまではかれるものもあるんじゃ。