あそぶ・実験

歯車シミュレーター

大きい歯車はゆっくり、小さい歯車はくるくる。かみ合う歯車の歯数を変えて、回転の速さの比(ギア比)が変わる様子を見てみましょう。

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歯数の比が、そのまま回転数の逆比に。歯数が半分の歯車は2倍速く回ります。

ギア比のしくみ

かみ合う歯車は、歯のかみ合う数が同じになるよう回ります。だから歯数が半分の歯車は2倍の速さで回転。自転車の変速、車のミッション、時計の針——すべてこの原理です。

ギア比の計算

かみ合う2つの歯車では、回転数の比は歯数の逆比になります。左20歯・右40歯なら、左が2回転する間に右は1回転(ギア比2:1)。速度が半分になる代わりに、回す力(トルク)は2倍になります。速度と力はトレードオフ、というのが歯車の本質です。

ギア比のはたらき
自転車(前50T・後25T)ペダル1回転で後輪2回転(速い・重い)
自転車(前34T・後34T)ペダル1回転で後輪1回転(遅い・軽い)
時計の秒針→分針60:1(秒針60回転で分針1回転)
自動車の1速約3〜4:1で力を優先

歯数に“奇数”や“互いに素”を使う理由

工業用の歯車は、20:40のような割り切れる比を避け、20:41 のように互いに素な歯数を選ぶことがよくあります。同じ歯同士がいつも当たると偏った摩耗が起きるため、当たる歯の組み合わせをずらす工夫(ハンチング歯)です。

よくある質問

なぜ逆向きに回る?
かみ合う歯車は必ず反対方向に回ります。
データは送信されますか?
いいえ。すべてブラウザ内で動きます。
トルクって何?
回転させる力のことです。歯車で回転数を半分にすると、トルクは2倍になります(摩擦を無視した場合)。
3つ以上つなぐとどうなる?
間の歯車(アイドラー)は回転方向を反転させるだけで、ギア比は両端の歯数だけで決まります。

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