力のモーメント

点Oを中心に回転する長さrの棒があるとします。

力が作用する点を作用点と言います。

作用点と回転の中心を結ぶ線をリンクと言います。

力Fを作用点でリンクと直角の方向に加えたときに 力のモーメントM は以下になります。

\[M = F \ r\]

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リンクに対して角度 \(\theta\) の方向に力を加えたときの力のモーメントは以下になります。

\[M = F \ r \ \sin \theta\]

\(\theta\) が小さくなると、力のモーメントは小さくなります。

力を効率よく加えるには、力の方向とリンクのなす角度が小さくならないようにすることが必要です。

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これは油圧ショベルの動きを示すアニメーションです。

ピストンの動く方向が力の方向です。

アームとピストンのなす角が小さくならないような構造になっていることがわかります。

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ロボットアームも、これにならった構造にしています。

青の線が力の方向で、赤の線がリンクで、赤い丸が回転の中心です。

力の方向とリンクがなす角が小さくならないような構造にしています。