1224474152 テコの原理で、パンタ式にするのはなぜですか?

どのようなメリットがありますか?
小学生がわかるぐらい、詳しく&優しく教えてください。

回答の条件
  • 1人3回まで
  • 登録:2008/10/20 12:42:33
  • 終了:2008/10/23 13:40:14

ベストアンサー

id:aki1960 No.1

aki1960回答回数256ベストアンサー獲得回数82008/10/20 14:19:33

ポイント23pt

テコの原理と、パンタ式は、直接は関係がありません。

f:id:aki1960:20081020140458j:image

写真の場合、テコの原理を使っているのは、油圧ジャッキの取り付け位置にあります。

パンタグラフは一見複雑に見えますが、てこの原理として考えれば、2本のアームと、油圧ジャッキだけの構造に着目できます。

例えば、この写真の状態では、油圧ジャッキが斜めに取り付けられていますが、もし垂直に取り付けられているとしたら、車を持ち上げるのに必要な油圧ジャッキの力は、もっと少なくてすみますが、油圧ジャッキはもっと長くなければなりません。

逆に、もっと斜めに(水平寄りに)取り付けられていたら、もっと大きな力が必要ですが、油圧ジャッキは短くてすみます。

この形式のてこを、第3種てこと呼びます。


パンタ式と組み合わせているのは、2つの理由があり、

1つは、平行移動の原理で、車を水平に持ち上げることができ、その構造がコンパクトであること。

もう1つは、特別な油圧ジャッキが必要ないことです。

油圧ジャッキの取り付け位置を、作用点に近くすれば、もっと小さな力の油圧ジャッキで車を持ち上げることができますが、その場合縮んだ状態ではとても短く、伸びたときにはとても長い、という特別な油圧ジャッキが必要になります。

油圧ジャッキは、通常2つのパイプを組み合わせた構造であるため、縮んだ状態の2倍以上の長さに伸びるものを作ることができません。

ですが、この写真の様な場所に力点を設けることで、一般的な油圧ジャッキを使うことができ、パンタグラフとの組み合わせで、装置全体を簡単にコンパクトにすることができます。

id:koujirou6218

非常にわかりやすい回答ありがとうございます。

以下の画像のような二股でも理屈は同じなのでしょうか?

http://a248.e.akamai.net/f/248/37952/7d/image.shopping.yahoo.co....

ポイントを付けますので回答で返答してください。

追記

上記の画像の場合パンタでなくとも、1本のパイプでも持ち上がると思うのですが何のためにパンタにするのでしょうか?

パンタでないと何か不具合がありますか?

2008/10/20 14:53:46

その他の回答(3件)

id:aki1960 No.1

aki1960回答回数256ベストアンサー獲得回数82008/10/20 14:19:33ここでベストアンサー

ポイント23pt

テコの原理と、パンタ式は、直接は関係がありません。

f:id:aki1960:20081020140458j:image

写真の場合、テコの原理を使っているのは、油圧ジャッキの取り付け位置にあります。

パンタグラフは一見複雑に見えますが、てこの原理として考えれば、2本のアームと、油圧ジャッキだけの構造に着目できます。

例えば、この写真の状態では、油圧ジャッキが斜めに取り付けられていますが、もし垂直に取り付けられているとしたら、車を持ち上げるのに必要な油圧ジャッキの力は、もっと少なくてすみますが、油圧ジャッキはもっと長くなければなりません。

逆に、もっと斜めに(水平寄りに)取り付けられていたら、もっと大きな力が必要ですが、油圧ジャッキは短くてすみます。

この形式のてこを、第3種てこと呼びます。


パンタ式と組み合わせているのは、2つの理由があり、

1つは、平行移動の原理で、車を水平に持ち上げることができ、その構造がコンパクトであること。

もう1つは、特別な油圧ジャッキが必要ないことです。

油圧ジャッキの取り付け位置を、作用点に近くすれば、もっと小さな力の油圧ジャッキで車を持ち上げることができますが、その場合縮んだ状態ではとても短く、伸びたときにはとても長い、という特別な油圧ジャッキが必要になります。

油圧ジャッキは、通常2つのパイプを組み合わせた構造であるため、縮んだ状態の2倍以上の長さに伸びるものを作ることができません。

ですが、この写真の様な場所に力点を設けることで、一般的な油圧ジャッキを使うことができ、パンタグラフとの組み合わせで、装置全体を簡単にコンパクトにすることができます。

id:koujirou6218

非常にわかりやすい回答ありがとうございます。

以下の画像のような二股でも理屈は同じなのでしょうか?

http://a248.e.akamai.net/f/248/37952/7d/image.shopping.yahoo.co....

ポイントを付けますので回答で返答してください。

追記

上記の画像の場合パンタでなくとも、1本のパイプでも持ち上がると思うのですが何のためにパンタにするのでしょうか?

パンタでないと何か不具合がありますか?

2008/10/20 14:53:46
id:aki1960 No.2

aki1960回答回数256ベストアンサー獲得回数82008/10/20 15:35:30

ポイント23pt

これも、理屈は同じく「第3種てこ」になります。

f:id:aki1960:20081020152907j:image


一本のパイプ(油圧ジャッキ)だけで持ち上げるためには以下のような構造にする必要があります。

f:id:aki1960:20081020153039j:image


車を持ち上げたときには、整備に必要な高さが必要ですが、降ろすときには車のタイヤが地面につく必要があります。

通常の油圧ジャッキでこれを実現するためには、地面に穴を掘って油圧ジャッキ本体を埋め込む必要があります。

パンタグラフを使うことで、この様な大掛かりな仕組みではなく、コンパクトに(しかも簡単に移動も可能)実現できます。

また、パンタグラフのアームが同じ長さなので、台を地面と並行に持ち上げることができ、安定性を保つためにも有効です。

id:virtual No.3

virtual回答回数1139ベストアンサー獲得回数1282008/10/20 15:42:22

ポイント22pt

回答できるようになったみたいなのでこちらで回答します。


以下の画像のような二股でも理屈は同じなのでしょうか?

http://a248.e.akamai.net/f/248/37952/7d/image.shopping.yahoo.co....

ポイントを付けますので回答で返答してください。

追記

上記の画像の場合パンタでなくとも、1本のパイプでも持ち上がると思うのですが何のためにパンタにするのでしょうか?

パンタでないと何か不具合がありますか?



理屈は同じです。

油圧シリンダの動作距離以上の長さにジャッキが伸びるようになっています。

油圧シリンダは巨大な力を出すことができますが、シリンダの長さ以上の長さまでは伸びないのでシリンダの長さの倍(以下)しか変化できません。そこでコメントしたように第3種てこで変化量を拡大してジャッキの可変範囲を広げているのです。また、シリンダがどの位置にあっても地面と平行に上の台が保たれるのと、シリンダを垂直に保つ必要がなく動けるので縮めた時に傾いて寝た位置で高さを低くできます。


写真のジャッキの場合、パンタにしないと支えの台の傾きが水平になるように補強が必要になります。大きな油圧シリンダ一本で垂直に上げるジャッキがありますが、シリンダ自体を垂直に頑丈に固定する必要があったりシリンダを地面に埋める構造にしたり、基礎を含め構造的に全体を溶接したような剛性の高い骨組みが必要です。要するに大げさな装置になります。

パンタ構造にすれば骨組みの骨1本1本の強度があれば良く、軸受けで組み立てられるのでコストが安く修理などにも有利です。ですので比較的設置作業も簡単に済むメリットもあります。

id:idetky No.4

idetky回答回数426ベストアンサー獲得回数202008/10/20 17:06:46

ポイント22pt

皆さんの説明は原理を的確に述べていますが、

結局パンタにする理由は、

「利便性」にあると思います。

小さいサイズの道具で、物を大きく移動させることが出来る。

携帯できるサイズで、重いものを動かせる。

場所も、金も、空間も自由にあるのならば、

パンタにする必要はありません。

  • id:idetky
    テコの原理からは外れますが、小さい道具で移動幅を大きく出来るという利点があるということも重要です。

    制限のため、回答が出来ないのでこちらに書き込みました。。
  • id:virtual
    同じく制限かかっているみたいなのでコメントで。

    パンタグラフだと両側が平行のまま伸び縮みするのがメリットですね。

    id:idetky
    >>
    テコの原理からは外れますが、小さい道具で移動幅を大きく出来るという利点
    <<

    テコの原理そのものですよ。
    力点が作用点よりも支点に近いパターンで、力点の動く距離が短くても作用点の動きが大きい場合です。(第3種てこ)

    http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%81%A6%E3%81%93

    http://nime-glad.nime.ac.jp/program/search/getcontents.php?lomid=trk.a03.nic.000000004129&mode=normal

  • id:idetky
    > テコの原理そのものですよ。
    > 力点が作用点よりも支点に近いパターンで、力点の動く距離が短くて
    > も作用点の動きが大きい場合です。(第3種てこ)

    フォローありがとうございまーす!
    そうかぁ。第三種テコなんてものもあったんですね。なるほど。
  • id:koujirou6218
    申し訳ございません。
    特に制限はしていないのですが、回答できない場合はコメントしていただければ後ほどポイントを送信させていただきます。
  • id:tso973
    横からすみません。
    回答2の支点の位置はX字の交差中心だと思いますよ。
    図の支点の位置はジャッキの加重を支える点であって、ローラーで固定されていないのでシリンダの力点の支点にはなりません。
  • id:tso973
    あ、書き込んでしまった。

    さらに補足すると、油圧シリンダの位置が力点で、X字の交差点が支点、図の作用点と力点と書いてある点がそれぞれ作用点になります。前者が第3種テコで上の台を支え、後者が第1種テコになってジャッキ全体を持ち上げます。
  • id:aki1960
    はい、小学生にてこの組み合わせがちょっと難しいかな?と静止状態(バランス状態)で、第3種テコだけ切り取ってみました。
    (回答2の支点の位置をX字の交差中心にもってくると、理解が難しいように思えたので。)
    でも、パンタグラフ構造が動作する状態を説明するとtso973さんのコメントが正しく、正確です。
  • id:yamadakouzi
    yamadakouzi 2008/10/20 22:02:35
    パンタグラフ構造にする利点は各回答者が回答されている通りです①一番下がったとき、油圧シリンダーが納まる=高さが0に近くなる。②X字構造により、シリンダーの伸び縮みが拡大される=任意の高さまで伸ばせる{現実は構造の強さ、シリンダーの出せる力の大きさなどに制限される}、③X字構造により上下が平行に伸び縮みする。だと思います。
    ただ、回答者の中に、力学共通の大事な規則を書かれて無いように思います。
    いつでもAxB=CxDが成り立つことです、A、Cを力、B、Dを力をかけた距離とすると支点-力点間<支点-作用点になっていますから、シリンダーの動いた長さxシリンダーの力=ジャッキの上がった高さx持ち上げられた重量になり、当然シリンダーは持ち上げる重量の何倍の力を出さなければなりません。垂直ジャッキーはA=C,B=Dとなります。(摩擦などは考慮していません)、例えば滑車を使って吊り上げる時も、ロープがの端が動いた距離x力=物体が動いた距離x物体の重さ。液体シリンダーも押す方のシリンダー断面積x押す力=押される方のシリンダー断面積x押される力。(つまり当然ながら押し出された液体体積と流れ込んだ液体体積は等しい、途中のパイプ径は関係ない)、モビールのバランスも同じ。はさみやくぎ抜きの力の計算も同じです。支点、力点、作用点の位置関係で、第1種だとか、第三種だとか覚えるよりも、基本的な法則を1つ覚えれば応用は利きます。(私が試験を受けたら第何種なんて答えられません)

この質問への反応(ブックマークコメント)

「あの人に答えてほしい」「この質問はあの人が答えられそう」というときに、回答リクエストを送ってみてましょう。

これ以上回答リクエストを送信することはできません。制限について

絞り込み :
はてなココの「ともだち」を表示します。
回答リクエストを送信したユーザーはいません