重心ってそもそもなんですか？

質問

質点系の問題を解いているのですが、その中で重心系という言葉が出てきます。参考書を読んでいるうちにわけが分からなくなってきました。重心とはそもそもなんなのでしょう？

回答No.3

soramist

「質点系の中心が重心」なのですね。
http://www12.plala.or.jp/ksp/mechanics/CG/

しかし、わたしは（個人的な意見ですが）この定義に大変違和感を覚えます。

「重心」というと、「重さの中心＝バランス点」というイメージがあります。
例えば、模型飛行機などで主翼を固定する位置を決めるのに「重心に対して・・・」とかいう言い方をしますが、このときの「重心」は、モーメント（トルク）の中心を指しているのです。
（指の上に載せてバランスが取れる点は、「重心」ではない！）

「重心」という言葉はこういうときにも使われますし、むしろこの方が直感的に似つかわしいような気がします。

そのうち、このサイトでこの質問をして皆さんの意見を聞いてみようと思っています。
ただ、これを国語のカテで出そうか、物理のカテで出そうかと迷っています。(^_^;)

回答にもならない意見ですが、ご参考にはならないでしょうか？

参考URL：

http://www12.plala.or.jp/ksp/mechanics/CG/

回答No.2

noname#15728

sanori さんの説明が簡にして要を得ていますので附け加えることは何も無いのですが、ちょっとだけ尾鰭を附けてみます。

　あなたの恋人が、としましょうか、スケート靴を履いてスケートリンクに立っています。彼女を押して動かしたいのですが、どこを押しましょうか。頭を押せばつんのめります。足許を押せば尻餅をつきます。腰のあたりを押せば上手く、すうっと滑って行きます。
　部分々々の動きは気にせず、全体として彼女の動きを考えるには、「腰のあたり」に着目すると話の分り良くなることが多くあります。これが「重心」概念を使う利点です。

　スペースシャトルの中に三次元的な物体が浮かんでいたとします。或る所を指で押したとき、もし物体が回転せず真っ直ぐに進んで行くようなら、指から伸ばした直線上に重心があります。別方向から押して真っ直ぐに進んだとすれば、重心はその直線上にもあります。従って、二直線の交点がその物体の重心ということになります。

回答No.1

sanori

質点とは、物体の質量が１点（体積がゼロ）に集中している、という、現実の物体では存在し得ない概念です。

力学では、問題を簡単にするために、現実の物体を質点に近似する手法がよく用いられます。
（例えば、坂道を転がり落ちる球の速度の問題にしても、質点でなく球として問題を解こうとすると、初等力学を学ぶ方々にとっては、複雑すぎますので。）

そのとき、現実の物体の重心の場所に質点があるという仮定をしたりするわけです。

次に、重心とは何か？についてですが、
計算で求める方法は、教科書によく載っているでしょうが、下記には、直感的な理解が出来る例を説明しましょう。

１次元の物体（真っ直ぐな棒状）の場合は、棒の両端の間の中心が重心です。重心の下を指１本で支えれば、うまくいけば、どちらにも傾かずに静止させることができます。

２次元の物体（平たい板状）の場合は、やはり、その物体の下を指１本で釣り合わせることができます。

３次元については、上記のような説明はしにくいですが、まあ、同じようなイメージで直感的に理解してください。

お礼

具体的な回等をしていただいてありがとうございます。重心とは何かが自分の中で曖昧だったのですが、ようやく理解できました。