偶力とは？ わかりやすく解説

質量中心から距離 d の剛体にかかる力 F は、質量中心に直接かかる同じ力と偶力 Cℓ = Fd と同じ効果を持つ^[3]。この偶力は、剛体の角加速度を偶力の平面に対して直角に発生させる。質量中心にかかる力は、向きを変えずに力の方向に物体を加速させる^[3]。

一般に、以下の定理が成り立つ^[3]。

1. 剛体の任意の点O′に働く単一の力は、「任意の点Oに働く等しく平行な力F」と「そのモーメントが M＝Fd （d はO と O′ の分離）である F に平行な力を持つ偶力」とに置き換えることができる。
   • 逆に、偶力と偶力の平面上の力は、適切に配置された1つの力に置き換えることができる。
2. どの偶力も、同じ平面上で同じ方向とモーメントを持つ別のカップルに置き換えられ、任意の力と任意の腕（arm）を持つことができる^[3]。

応用

機械工学に多く応用される。例えば、以下の例がある。

• ドライバーにかかる手のひらの力
• ドライバーの先端がネジの頭部に及ぼす力
• 回転するプロペラに働く抗力
• 一様電場中の電気双極子に働く力
• 宇宙船の反力制御装置
• ステアリングホイールにかかる手の力

液晶では、ディレクタと呼ばれる光軸が回転することで、これらの化合物の機能が発現する。例えば、アメリカ合衆国の数学者ジェラルド・エリクセン（Jerald Ericksen）はこう説明している。

一見すると、力学ではなく、光学や電子工学がそれに関係しているように思われるかもしれない。実は、光学的挙動の変化などは、配向の変化と関連している。これらは偶力によって次々に生み出される。非常に大雑把に言えば、偶力を応用して、ワイヤーを曲げるのと同じようなものである。（At first glance, it may seem that it is optics or electronics which is involved, rather than mechanics. Actually, the changes in optical behavior, etc. are associated with changes in orientation. In turn, these are produced by couples. Very roughly, it is similar to bending a wire, by applying couples.）^[4]

脚注

注釈

出典

関連項目

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偶力

• 角運動量
• トルク
• エンジンの振動

参考文献

• Kane, Thomas R.; Levinson, David A. (1985). Dynamics, Theory and Applications. Mechanical engineering. McGraw Hill. pp. 90–99. ISBN 0070378460. https://hdl.handle.net/1813/638 

外部リンク

• 『偶力』 - コトバンク
• ぐうりょく【偶力】 | 辞典 | 学研キッズネット