重心の計算(質点系)
質量と座標(x・y)の組を並べると、それらをつなぐ棒などの重さを考えない場合の重心(つり合いの中心)の位置を計算します。1次元(xだけ)でも使えます。
1行に1つ、改行・カンマ(,)・空白で区切って入れます。yを省略すると0(1次元)として計算します
計算方法
重心のx座標 = Σ(質量 × x座標) ÷ 質量の合計(y座標も同じ式)
重心は、質量の重みをつけた平均の位置です。重い質点の座標ほど強く効くので、質量をかけて足し合わせ、最後に質量の合計で割ります。すべての質量が同じなら、座標のふつうの平均と同じ位置になります。
例:質量2が(0,0)、質量3が(4,0)、質量5が(2,6)にあるとします。質量の合計は10、Σ(質量×x)は2×0+3×4+5×2=22なので、重心のx座標は22÷10=2.2です。y座標は(2×0+3×0+5×6)÷10=3.0になります。
棒や板そのものの重さは考えず、点として置かれた質量(質点)だけで計算します。y座標を省略すると、すべて0(1本の直線上)として1次元の重心を求めます。質点は2つでも3つ以上でもかまいません。
座標はmでもcmでもかまいませんが、全部同じ単位にそろえてください。質量も同じようにそろえます。原点をどこに置いても、求まる重心の位置そのものは変わりません。
出典:この計算は式の定義によるもので、参照する公的な資料はありません。
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よくある質問
重心の求め方は?
重心の座標 = Σ(質量 × 座標) ÷ 質量の合計 です。x座標とy座標を、それぞれ別に計算します。
1次元(直線上)でも使える?
使えます。y座標を省略するか0にすると、x座標だけの1次元の重心が求まります。
質点が2つのときは?
2つの質量の比で、重心は内分点になります。同じ質量なら、ちょうど真ん中です。
質量がすべて同じときは?
重心は、それぞれの座標の単純な平均(重さの重みをつけない平均)と同じになります。
入力の形式は?
1行に「質量, x座標, y座標」の順で、カンマや空白で区切って入れます。