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第15回介護Webゼミ|重心とバランスの関係

やじろべえの重心

重心とは、物体のバランスがとれる点です。
重心の難しいところは、重心の位置が必ずしも物体の中にないことです。
例えば「やじろべえ」の重心は、支点の真下の空間にあります。イラストを見てください。

なんで?を説明するには物理のお話が必要です。
「ベクトル」だとか「力のモーメント」だとか「重力加速度」だとか・・・。
アレルギーのある方はここでおやめになった方が良いかもしれません。

でも、

このことが理解できないと「人体の動き」を理解することは出来ません。

ボディメカニクス、シーティング、ポジショニングしかり、起き上がり介助、立ち上がり介助、歩行介助、移乗介助、体位変換など、見た目のやり方を講習会で覚えたつもりでも、介護、看護の現場に出れば応用が効かなくなります。本質を理解していないからです。

ここまで言えば、読みたくなったでしょう(笑)

なるべくイラストを使ってわかり易く説明しますので、頑張って付いてきて下さい。


支点と重心の位置関係

支点の下に重心がある物体のバランスは取り易いのに、
支点より上に重心がある物体のバランスを保つのは難しいですね。
先のやじろべえを逆さにしてバランスをとるのは至難の業です。

支点の下に重心がある時と、支点の上に重心がある時と、なぜこんなにバランスの安定に差が出てしまうかを説明します。


支点の下に重心がある時

左のベクトル図を見てください。

支点が物体を支える力・・・・・緑矢印
重心を引っ張る重力の力・・・・・ピンク矢印

とすると、物体の重心が揺らいでも重力によって常に真下に向かう力(=青矢印の力)が働き、支点の垂線上で(=真下で)落ち着こうとします。

こうして緑矢印とピンク矢印が直線上に並び、力を打ち消し合ってバランスを保ちます。だから、簡単にバランスが取れるのです。これに対して、支点の上に重心がある時を見てみるとどうでしょう。


支点の上に重心がある時

左のベクトル図をご覧ください。

支点の垂線上に重心がある時は、互いの力を打ち消し合って安定を保てます。

しかし、重心がわずかでも傾いた瞬間、重心を動かそうとする力(=青矢印の力)が働き、重心は倒れようとします。支点が全く動かない時、重心は倒れ続けるのでバランスはとれません。重心が全く動かないことはあり得ませんから、バランスを取るのが大変難しいと言うわけです。


支点の上に重心がある物体のバランスを保つ方法は3つあります。

  1. 支点を動かして重心の真下に保ち続ける。
  2. 点ではなく面積で重心を捉える。
  3. 物体自身が動いて重心を支点または面積の上に保ち続ける。

です。ここまでくれば思い当たることがありませんか?例を挙げてみます。

1番は、竹ぼうきを逆さにして手のひらに乗せて倒れないように遊んだ経験と同じ。
2番は、建物や車などがこの方法で安定を保っていますね。
3番は、2足歩行の動物などが良い例ですね。

私たち人間は1~3の全てを使ってバランスを取っています。

パート1はここまでといたします。
次回パート2では、「力のモーメント」とバランスの関係を詳しく見ていきます。これが解ると人の身体はどのようにしてバランスを保っているか、手に取るようにわかります。お楽しみに!


コラム:ある物体の重心を見つける簡易方法

ある物体の重心を見つける簡単な方法があります。
物体を糸で結んで吊るす方法です。次のイラストをご覧ください。

物体Aを糸で結んで吊るしたところ(ア)のようになりました。この時、物体Aの重心が赤点線のどこかにあります。
次に、別の個所を糸で結んで物体Aを吊るしたところ(イ)のようになりました。物体Aの重心は赤点線のどこかにあります。
(ア)と(イ)を重ねた時、赤点線の交差する点ができます。ここが物体Aの重心です。重心を通るように糸を結び物体Aを吊るすと(ウ)のようになります。

なぜ赤点線のどこかに重心があるとわかるか、今回のWebゼミの応用問題です。(ア)を例に説明します。

左図に示した力のベクトルで説明します。

わざと重心から離れた所を糸で結び物体Aを吊るすと、回転軸Xを中心にして物体Aを回転させようとする青矢印Eの力が一瞬に働き、物体は直ぐに赤矢印の向きに回転し、やがて(ア)の状態で止まります。

(ア)の状態は、糸を吊る力Fと物体Aに働く重力の力Gが一直線に並び、互いの力が打ち消し合ってバランスが取れている状態。つまり、この直線のどこかに必ず物体Aの重心が存在することを現わしています。(イ)も同じです。

そして、(ア)と(イ)の赤点線に共通する点こそが、この物体Aの重心だとわかります。

冒頭のやじろべえも同じ方法で重心を調べるとこうなります。


以上、介護術の伝導士こと、草野博樹でした。
最後までおつきあいくださり、ありがとうございます。

今回の内容を「いいな!」と思ってくださった方は
ブログ、ツィツター、フェイスブックなどで
お友達や大切な方に教えていただけると、とっても嬉しいです。


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