軽業師が長い棒を持って綱渡りをしている。 身体が右側に傾き始めたら棒をどちらへかたむければよいですか

軽業師が長い棒を持って綱渡りをしている。
身体が右側に傾き始めたら棒をどちらへかたむければよいですか？理由もよろしければ教えていただきたいです

No.3 回答者： yhr2 回答日時： 2018/01/29 18:33

このときの棒は、重量バランスをとるためというよりは、「慣性モーメント」の大きい「回転しにくいもの」として使っています。

身体が傾きそうになったら、「棒を傾ける」のではなく「回転しにくい棒によって身体の回転を止める」方向に回すことにより、身体の傾きを元に戻すのです。棒を、まさに「つっかえ棒」として使うのです。
身体の回転中心が「足先」であれば、身体が右に傾いたら、身体を戻すためには棒を右に押して体を左に回転させます。

質問者さんが回転運動に関する「慣性モーメント」の知識をお持ちかどうかわかりませんが、質量 M(kg) で長さ L(m) の棒の慣性モーメントは
　I = ML^2 /12
ですから、M=6 kg, L=20m とすると
　I = 200 (kg･m^2)
これを軽業師が 0.8 m の高さで横に持った時の慣性モーメントは、「平行軸の定理」から
　Ib = 200 + 6(kg) * 0.8(m)^2 = 203.84 (kg･m^2)

軽業師自身を「質量 60kg、身長 1.6 m の棒」とみなせば、その「足先」を中心とした回転運動の慣性モーメントは
　Ik = 60(kg) * 1.6(m)^2 /12 + 60(kg) * 0.8(m)^2 = 51.2 (kg･m^2)
なので、棒を持つことにより、身体だけよりも「約5倍程度回転しにくくなる」（回転加速度が小さくなる）ということです。
（実際には、軽業師の足元が「固定」した回転運動ではないので正確ではありませんが、定性的にはこんなことが言える、ということです）

物理的に言えば、「質量が均等な棒」よりも、質量が先端に「おもり」として付いた棒の方が、そしてできるだけ長い棒の方が、おもりは重い方が、慣性モーメントを大きくする効果、つまり「回転を止める支えになる棒」としての効果があります。

秋田の夏祭りである「竿灯」では、提灯を付けた竿が長ければ長いほど、提灯が先の方に多くついているほど、倒れにくいのです。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%AB%BF%E7%87%88

慣性モーメントに関してはこんなサイトを参考に。
http://www.buturigaku.net/main01/RigidBody/Rigid …
http://eman-physics.net/dynamics/angular.html

なお、分かったような話を書きましたが、とても私にはできません・・・。

No.2 回答者： chiha2525-- 回答日時： 2018/01/28 16:57

そういうのは頭ではなく体で覚えるものです。

No.1 回答者： moon-and-star 回答日時： 2018/01/28 15:29

左に回します。

左に回すためには、右手を上に上げます。
それによって体を左に回す力が発生し元に戻ります。