てこ

てこ を使つかえば、100 kg の物体ぶったいを 5 kg の物体ぶったいで持もち上あげることができる。

てこ（梃子てこ、梃てこ，英語えいご: Leverage）とは、弱よわい力ちからで重おもたいものを動うごかしたり、微小びしょうな運動うんどうを大だい規模きぼな運動うんどうに変換へんかんする道具どうぐのこと。単純たんじゅん機械きかいの一ひとつであり、あらゆる機械きかいの基礎きそとなっている。

てこの原理げんり

支点してん・力点りきてん・作用さよう点てんの関係かんけい

てこには支点してん・力点りきてん・作用さよう点てんがあり、支点してんを中心ちゅうしんに回転かいてんしうる天秤てんびんや輪わ軸じくがある時とき、力点りきてんは力ちからを加くわえる点てん、作用さよう点てんは力ちからが働はたらく点てんであり、普通ふつうは作用さよう点てんにはおもりなどの負荷ふかがある。支点してんは動うごかないよう固定こていしているため、力点りきてんを動うごかすと作用さよう点てんが動うごく仕組しくみである。

てこを使つかう上うえで重要じゅうようなのは、支点してん・力点りきてん・作用さよう点てんの位置いち関係かんけい、特とくにその間隔かんかくである。てこで大おおきな力ちからを得えようと思おもえば、なるべく支点してんから離はなれたところに力点りきてんを置おく、あるいは支点してんのなるべく近ちかくに作用さよう点てんを置おけばよい。小ちいさい力ちからを得えようと思おもえばその逆ぎゃくを行おこなえばよい。実験じっけんをすると支点してんから力点りきてんまでの距離きょりが支点してんから作用さよう点てんまでの距離きょりの2倍ばいであれば、得えられる力ちからは加くわえた力ちからの2倍ばいになることがわかる。この関係かんけいを式しきで表あらわすと、下記かきのようになる。

$d_{1}F_{1}=d_{2}F_{2}$

$d_{1}$ : 支点してんと力点りきてんの間あいだの距離きょり

$F_{1}$ : 力点りきてんに加くわえる力ちから

$d_{2}$ : 支点してんと作用さよう点てんの間あいだの距離きょり

$F_{2}$ : 作用さよう点てんで得えられる力ちから

ただし、上うえの式しきは単純たんじゅん化かのため力点りきてん、支点してんにかかる力ちからが平行へいこうだとした時ときの式しきであり、本来ほんらいは$d_{1},d_{2}$はモーメントアーム（支点してんから力ちからのベクトルに下おろした垂線すいせんの長ながさ）である点てんに注意ちゅういを要ようする。

このモーメントアーム×力ちからを力ちからのモーメントと呼よび、力ちからのモーメントの釣つり合あいがてこの原理げんりの本質ほんしつである。

力点りきてんと作用さよう点てんという名前なまえ

小学校しょうがっこうでは支点してん・力点りきてん・作用さよう点てんの3点てんセットで教おそわるが、大学だいがくの力学りきがくでは力点りきてんは物理ぶつり用語ようごとしては普通ふつう登場とうじょうしない。

力学りきがくでは「力ちから」はテンソルとして扱あつかわれる。大抵たいていの場合ばあい、単純たんじゅん化かのため「1階かいのテンソル」（ベクトル）として扱あつかわれ、大おおきさ・向むき・始点してんを持もつ（中学校ちゅうがっこう以上いじょうではこちらの概念がいねんで学まなぶ）。これを力ちからの三さん要素ようそと呼よび、特とくにベクトルの始点してんを作用さよう点てん（または着き力点りきてん）と呼よぶ。このため力学りきがくで'てこ'を扱あつかう際さいは、人ひとがてこに加くわえる力ちからと、重おもりがてこに加くわえる力ちからのそれぞれの作用さよう点てんがあるだけである。例たとえば英語えいごでは、力ちからの作用さよう点てんを point of application と呼よぶが、てこを説明せつめいする際さいは「人ひとが加くわえる力ちから」の作用さよう点てんを point of effort、「重おもりが加くわえる力ちから」の作用さよう点てんをpoint of load と呼よぶ。この2点てんを小学校しょうがっこうでは力点りきてん・作用さよう点てんと呼よんでおり、物理ぶつり学がくを学まなんだ者ものは混乱こんらんしないように注意ちゅういが必要ひつようである。

なぜ2つの力ちからのベクトルの始点してんを異ことなる名前なまえで呼よぶ必要ひつようがあるかといえば、てこの分類ぶんるいに必要ひつようであるからである。もし力点りきてん・作用さよう点てんを区別くべつしなければ、「てこの種類しゅるい」で述のべる第だい2種しゅてこ・第だい3種しゅてこを分類ぶんるいできない。このような分類ぶんるいをする理由りゆうは、てこが「力ちからを増幅ぞうふくさせ、あるいは力ちからの向むきを変更へんこうさせる」最もっとも基礎きそ的てきな装置そうちとして古代こだいに開発かいはつされた道具どうぐ（単純たんじゅん機械きかい）であり、力ちからを伝達でんたつする装置そうちであるからである。力ちからの伝達でんたつ装置そうちの入力にゅうりょく・出力しゅつりょくを区別くべつするため、力点りきてん・作用さよう点てんという異ことなる名前なまえが必要ひつようだったのである。

なお、天秤てんびんにおいては力点りきてん・作用さよう点てんを区別くべつできない。これは、てことは道具どうぐの目的もくてきが異ことなるからである。ある小学校しょうがっこうの指導しどう案あんでは、「てんびん」を学習がくしゅうさせた後のち、てんびんの片方かたがたのおもりをはずして手てで押おし、重おもいおもりを小ちいさい力ちからで持もち上あげられるという「てこの原理げんり」を体感たいかんさせることで「てこ」を学習がくしゅうさせる。ここで自分じぶんの手てがあるほうが力点りきてんとなり、同時どうじに天秤てんびんは重おもい物ものを持もち上あげる道具どうぐになっている。

ちなみに支点してんは力学りきがくでも重要じゅうようであり、英語えいごでは Fulcrumという固有こゆうの単語たんごがある。

てこの歴史れきし

古代こだいイタリアのシチリア島とうのシラクサに生うまれたアルキメデスは、「てこの原理げんり」を発見はっけんし、物理ぶつり学がくの類るいいにした。これは、シラクサがポエニ戦争せんそうに巻まき込こまれた時とき、大おおきな威力いりょくを発揮はっきした。特とくに投石とうせき機きなどである。また、さらにその時とき、「我がに支点してんと長ながい棒ぼうを与あたえよ。されば地球ちきゅうをも動うごかさん。」と言いったとされる伝説でんせつが残のこされている。

てこの種類しゅるい

てこは支点してん、力点りきてん、作用さよう点てんの位置いち関係かんけいにより、以下いかの三さん種類しゅるいに分類ぶんるいされる。三さん点てんを一直線いっちょくせん上じょうに並ならべたとき、真まん中なかが支点してんになるものを第だい1種しゅてこと呼よぶ。同様どうように真まん中なかが作用さよう点てんであれば第だい2種しゅ、力点りきてんであれば第だい3種しゅと呼よぶ。英語えいごでは、てこの三さん種類しゅるいで真まん中なかに来くる点てんをそれぞれfulcrum（支点してん）, load（作用さよう点てん）, effort（力点りきてん）として、flex と呼よぶ覚おぼえ方かたがある。

ここでは、説明せつめいのため支点してん、力点りきてん、作用さよう点てんが一直線いっちょくせん上じょうにあるが、実際じっさいはその必要ひつようはない。くぎ抜ぬきはそのよい例れい。

第だい1種しゅてこ

第だい1種しゅてこの図ず。手ての記号きごうがある所ところが力点りきてん。支点してんは三角形さんかっけいで支ささえられている。矢印やじるしの大おおきさは力ちからの大おおきさを表あらわす。

てこで大おおきな力ちからを得える場合ばあいは、力点りきてんと作用さよう点てんの間あいだに支点してんを置おく。力点りきてんを右側みぎがわとした場合ばあいは、左ひだりから「作用さよう点てん、支点してん、力点りきてん」の順じゅんになる（右みぎ図ず参照さんしょう）。力点りきてんで加くわえた小ちいさい下向したむき力りょくは、三角形さんかっけいで支ささえられる支点してんを媒介ばいかいして、作用さよう点てんで大おおきな上向うわむきの力ちからとなる。 力点りきてんと作用さよう点てんを入いれ替かえると要ようする力ちからは大おおきくなるが、動うごきを大おおきく、あるいは速はやくすることができる。

代表だいひょう的てきなてこの一種いっしゅで、古ふるくから巨石きょせきなどを動うごかすのにも使つかわれてきた。この種類しゅるいのてこを用もちいて大おおきなものを小ちいさい力ちからで動うごかす仕組しくみを使つかっている道具どうぐとして、くぎ抜ぬき、洋ようはさみ、缶切かんきり、ラジオペンチ等ひとしがある。 小ちいさなものを速はやく大おおきく動うごかす仕組しくみとしてはトレビュシェットがある。おもりが落下らっかすることによって石いし弾だんを高速こうそくで投擲とうてき（とうてき）することができるが、おもりは石いし弾だんの数すう倍ばい〜数すう十じゅう倍ばいの重量じゅうりょうが必要ひつようとなる。

第だい2種しゅてこ

第だい2種しゅてこの図ず。

大おおきい力ちからを使つかう場合ばあいはもうひとつの構図こうずもある。作用さよう点てんを中心ちゅうしんに置おき、力点りきてんと支点してんが外側そとがわになる場合ばあいである。力点りきてんを左側ひだりがわに置おいた場合ばあいは、左ひだりから「力点りきてん、作用さよう点てん、支点してん」の順じゅんになる（右みぎ図ず参照さんしょう）。力点りきてんに加くわえた小ちいさい上向うわむきの力ちからは、作用さよう点てんで大おおきな上向うわむきの力ちからとなる。

これも、小ちいさい力ちからを大おおきな力ちからに変かえて加くわえることができる。この方法ほうほうを使つかって大おおきな力ちからを加くわえて用もちいる道具どうぐには、栓抜せんぬき、くるみ割わり器き、蟹かに割わり器き、穴あなあけパンチ、空あき缶かんつぶし器き等とうがある。

第だい3種しゅてこ

第だい3種しゅてこの図ず。

逆ぎゃくに、てこで大おおきな運動うんどうを得える場合ばあいは、支点してんを力点りきてんと作用さよう点てんの外側そとがわで、かつ力点りきてんに近ちかい場所ばしょに置おく。左側ひだりがわを作用さよう点てんとした場合ばあいは、左ひだりから「作用さよう点てん、力点りきてん、支点してん」の順じゅんになる（右みぎ図ず参照さんしょう）。力点りきてんに加くわえた小ちいさな運動うんどうは、作用さよう点てんにおいて大おおきな運動うんどうとなる。その代償だいしょうとして、この種類しゅるいのてこでは、加くわえた力ちからよりも小ちいさい力ちからが伝つたえられる。この種類しゅるいのてこを用もちいた道具どうぐには、ピンセット、トング、手持てもち式しきのホッチキス、箸はし、和かず鋏やっとこなどがある。

てこの応用おうよう

実際じっさいの道具どうぐや機械きかいには、てこの仕組しくみを複数ふくすう使つかっているものがある。例たとえば爪つま切きりは、力点りきてん、支点してん、作用さよう点てん、各かく2つずつあると考かんがえることができる。

鉄道てつどうの連動れんどう装置そうちでは、かつて転轍機てんてつきや信号しんごう機きを人力じんりきで動うごかすために、巨大きょだいなレバーをてことして動うごかしていた。その名残なごりで、電気でんき的てきなスイッチの操作そうさで済すむようになった後のちも「てこ」と呼よび習ならわされている。

てこの原理げんりは格闘技かくとうぎにおける関節かんせつ技わざにも使用しようされており、少林寺拳法しょうりんじけんぽうでも重宝ちょうほうすべき原理げんりとされている。

工事こうじ現場げんばのてこ

てこは工事こうじ現場げんばなどで、てこの原理げんりを使つかって石いしや樹木じゅもくをこじ上あげて動うごかしたり、石材せきざいの合ごう端はしを合あわせたり、樹木じゅもくの向むきを変かえるための専用せんようの道具どうぐの名称めいしょうでもある。木製もくせいの木きでこや鉄製てつせいの金かねてこがある。

追おいてこ

てこを物体ぶったいの下したにこじ入いれ、てこの先さきと地面じめんの接せっする点てんを支点してんに物体ぶったいを向むこう側がわに移動いどうさせる方法ほうほう

持もちてこ

てこを物体ぶったいの下したにこじ入いれ、てこの先さきと地面じめんの接せっする点てんを支点してんに物体ぶったいを持もち上あげる方法ほうほう

はねてこ

てこを物体ぶったいの下したにこじ入いれ、角材かくざいなどの枕まくらを差さし込こみ、それを支点してんに物体ぶったいを持もち上あげる方法ほうほう

舟ふね漕こぎ

てこを使つかって3人にんがかりで物体ぶったいを少すこしずつ移動いどうする方法ほうほう。両りょう脇わきを”はねてこ”で支ささえ、舟ふねの櫂かいのような動うごきで押おしつつ、後うしろから”追おいてこ”で押おす。

関連かんれん項目こうもく

• 力ちからのモーメント
• 天秤てんびん
• シーソー
• レバー (操作そうさ機具きぐ)
• 歯車はぐるま
• レバレッジ - 株式かぶしきなどの商しょう取引とりひきにおいて、少すくない自己じこ資本しほんで大おおきな資本しほんを動うごかす金融きんゆう上うえの仕組しくみをてこになぞらえてレバレッジ（英えい: leverage）などと呼よぶ。