科目
機械力学・振動工学
章
回転体
図番
10 / 11
内容
シミュレータ・例題3問
機械力学・振動工学 10 / 11

タイヤのたった 20 g が、軸を 28 N で引っぱる回転体の不つり合い

タイヤの 20 g のかたよりは、時速 98 km で軸を 28.1 N で引っぱり、速さを2倍にすると4倍になる。遠心力が「質量 × 半径 × 回る速さの2乗」になる理由と、2つの面で直すわけ。

高速道路を走る車の前輪。ホイールの縁に、小さなおもりが1つ付いている

まず触ってみる

数字を動かして、何が起きるかを見てから読み進めてください。課題つきの盤は、本文の「動かしてみよう」にあります。

このページの内容
  1. タイヤに付いている小さなおもり
  2. 回っている物は、外へ引っぱる
  3. 公式はこれ
  4. 3つのかたまりに分けて読む
  5. タイヤで確かめる
  6. 重心のずれで言い直す
  7. どの数字がいちばん効く?
  8. 回る力は、上下にゆする力になる
  9. 1か所で直すか、2か所で直すか
  10. タイヤに戻る
  11. 動かしてみよう
  12. よくある勘違い
  13. この公式が使える条件
  14. 例題

この単元のポイント

  1. 回る物の中心からずれた質量は、軸を外へ引っぱる。その力は回転数の2乗で効き、2倍速く回すと4倍になる。
  2. 同じ質量のずれでも、中心から2倍外にあれば2倍。効くのは「質量 × 半径」の掛け算。
  3. 幅のあるタイヤは、重心が軸の上にあっても首を振ることがある。だから内側と外側の2つの面で直す。

タイヤに付いている小さなおもり

車のタイヤを交換すると、お店の人は、タイヤを機械にのせて回します。そのあと、ホイールの縁に、小さな金属のおもりを付けます。これがバランスウエイトです。売られているものは、5 g きざみ・10 g・25 g といった、数グラムから数十グラムのおもりです。

タイヤ店で、ホイールを付けたタイヤが、つり合いを調べる機械の軸にのせられている。ホイールの縁に、手が小さなおもりを付けている
図 10-01タイヤを回して、どこが重いかを調べ、反対側におもりを付けます。

タイヤもホイールも、どこかが少しだけ重くできています。ゴムの厚さのむら、空気を入れる口(バルブ)の重さなどです。このかたよりを不つり合いといいます。

不つり合いのまま高速道路を走ると、ある速さから、ハンドルが小刻みにふるえます。街中では気にならないのに、速く走ると急に出てくるのです。

この単元では、1本のタイヤで考えます。外径 650 mm のタイヤの、中心から 200 mm の所に、20 g の不つり合いがあるとします。このタイヤは、時速 98 km で 1分に 800 回まわります(800 min⁻¹)。

時速 49 km から時速 98 km へ、2倍の速さにすると、この 20 g が軸を引っぱる力は、何倍になるでしょうか。

予想してから読むタイヤを2倍の速さで回すと、ずれた 20 g が軸を引っぱる力は?

回っている物は、外へ引っぱる

ひもの先におもりを結んで、ぐるぐる回してみます。手は、おもりに外へ引っぱられます。速く回すほど、強く引っぱられます。

真上から見た絵。にぎった手から、ぴんと張ったひもが伸び、その先のおもりが、手を中心にした円の上を回っている。ひもの上の矢印は、手がおもりの側へ引っぱられる向き
図 10-02速く回すほど、ひもを持つ手は強く引っぱられます。

おもりは、そのまままっすぐ動き続けようとします。ひもを放すと、円の外へ飛んでいくのは、そのためです。円の上を回り続けさせるには、ひもで、たえず内側へ引き戻す必要があります。

手がひもを内側へ引くのと同じ大きさで、手はひもに外へ引っぱられます。この外向きの力を遠心力といいます。

タイヤでも同じです。重いところは、そのまま動き続けようとします。それを円の上に引き戻しているのは、ホイールと軸です。そのぶん、軸は、重いところの向きへ引っぱられます。

公式はこれ

F=m r ω2\sftF = \sftM\,\sftR\,\sftOmega^2
記号 意味 タイヤでは
m\sftM 中心からずれた質量(不つり合いの質量) 20 g
r\sftR 回転の中心から、その質量までの距離 200 mm
ω\sftOmega 角速度(1秒に回る角度 [rad/s]) 2π×800/60=83.78 rad/s2\pi \times 800/60 = 83.78\ \mathrm{rad/s}
F\sftF 遠心力(軸が引っぱられる力) 求める

回転数 N\skrN [min⁻¹] は、1分に回る回数です。1回は 2π2\pi rad、1分は 60 秒なので、ω=2π N/60\sftOmega = 2\pi\,\skrN/60 で角速度に直します。

3つのかたまりに分けて読む

F=m⏟ずれた質量×r⏟中心からの距離×ω2⏟回る速さの2乗\sftF = \underbrace{\sftM}_{\text{ずれた質量}} \times \underbrace{\sftR}_{\text{中心からの距離}} \times \underbrace{\sftOmega^2}_{\text{回る速さの2乗}}
  1. ずれた質量 m\sftM 重いところが2倍重ければ、力も2倍です。重さではなく、質量(動き続けようとする性質)で決まります。
  2. 中心からの距離 r\sftR 同じ 20 g でも、中心から遠いほど、大きな円を回ります。同じ時間に1回りするので、遠いほど速く動き、力が大きくなります。2倍外なら2倍です。
  3. 回る速さの2乗 ω2\sftOmega^2 回転を2倍速くすると、2つのことが同時に起きます。おもりが動く速さが2倍になります。しかも、向きを変える回数(1秒に回る回数)も2倍になります。2 × 2 で4倍です。

m\sftM と r\sftR は、いつも掛け算でいっしょに出てきます。この m r\sftU を不つり合いの量といい、g·mm で表します。20 g × 200 mm = 4,000 g·mm です。

タイヤで確かめる

使う式は、F=m r ω2\sftF = \sftM\,\sftR\,\sftOmega^2 です。質量は kg、距離は m に直して入れます。

ω=2π×80060=83.78 rad/s\sftOmega = \dfrac{2\pi \times 800}{60} = 83.78\ \mathrm{rad/s} F=0.020×0.200×83.782=28.1 N\sftF = 0.020 \times 0.200 \times 83.78^2 = 28.1\ \mathrm{N}

28.1 N は、約 2.9 kg の物をつるしたときの重さと同じです。20 g のおもり自身の重さ(0.196 N)の、143 倍です。

時速 49 km(400 min⁻¹)なら、角速度は半分の 41.89 rad/s です。

F=0.020×0.200×41.892=7.02 N\sftF = 0.020 \times 0.200 \times 41.89^2 = 7.02\ \mathrm{N}

28.1 ÷ 7.02 = 4。速さ2倍で、力は4倍です。

重心のずれで言い直す

タイヤとホイールを合わせた質量を M\sftMw = 20 kg とします。20 g の不つり合いがあると、全体の重心は、回転の中心から少しずれます。そのずれを e\sftE とすると、材料力学の 図心(断面の中心) で出したシーソーの決まり「質量 × 距離」から、

M e=m re=20×20020,000=0.2 mm\sftMw\,\sftE = \sftM\,\sftR \qquad \sftE = \dfrac{20 \times 200}{20{,}000} = 0.2\ \mathrm{mm}

重心がたった 0.2 mm ずれているだけで、時速 98 km では 28.1 N の力が出ます。同じ力は、F=M e ω2\sftF = \sftMw\,\sftE\,\sftOmega^2 でも求められます。

つり合いの良さには国際規格(ISO 21940-11)があり、この e\sftE と、使うときの角速度 ω\sftOmega を掛けた大きさで、等級を決めています。速く回る物ほど、重心のずれを小さくしなければなりません。

重心のずれ e\sftE は、次の 危険速度 でも主役になります。そこでは、この力で軸そのものがたわみます。

どの数字がいちばん効く?

それぞれを1割(10%)だけ大きくしたとき、遠心力がどう変わるかです。

変えるもの 遠心力の変化 理由
回転数 N\skrN を10%速く +21% 2乗で効く(1.1² = 1.21)
ずれた質量 m\sftM を10%重く +10% 1乗
中心からの距離 r\sftR を10%外へ +10% 1乗

回転数は、ほかの2つの2倍効きます。

回る力は、上下にゆする力になる

遠心力の向きは、重いところといっしょに回ります。重いところが真上に来たときは軸を上へ、真下に来たときは下へ引っぱります。

だから車体は、タイヤが1回まわるごとに1回、上下にゆすられます。800 min⁻¹ なら、1秒に 800 ÷ 60 = 13.3 回です。

高速道路を走る車の中から見たハンドル。両手でにぎったハンドルが、小刻みにふるえている
図 10-03ある速さでだけ、ハンドルが小刻みにふるえます。

ハンドルのふるえが「ある速さで」急に出てくるのは、2つのことが重なるからです。1つは、速いほど力が2乗で大きくなること。もう1つは、ゆする回数が、ハンドルやサスペンションのゆれやすい振動数(固有振動数)に近づくことです。強制振動と共振 のブランコと同じで、押すタイミングが合うと、ゆれは大きくなります。

1か所で直すか、2か所で直すか

不つり合いには、2つの形があります。

静不つり合い内側の面外側の面軸F偶不つり合い内側の面外側の面軸FF

静不つり合い(左)。重いところが、タイヤの幅の真ん中に1つあります。重心が軸からずれていて、回さなくても、重いところが下に来て止まります。反対側に1つおもりを付ければ直ります。

偶不つり合い(右)。同じ質量のずれが、内側の面の上と、外側の面の下に1つずつあります。2つの遠心力は、大きさが同じで向きが反対なので、足すと 0 です。重心は軸の上にあり、止めておけば、どこで止めてもつり合います。

ところが回すと、2つの力が、左右にずれた所で上と下に引っぱります。タイヤは、首を振るようにゆれます。1か所のおもりでは、これを消せません。

塗った四角がずれた質量、点線の四角が補正のおもりです。タイヤのつり合いを調べる機械は、タイヤを回して、内側の面と外側の面それぞれで、どこに何 g 足せばよいかを出します。

タイヤに戻る

最初の問いに戻ります。中心から 200 mm の所に 20 g。時速 98 km(800 min⁻¹)で、軸は 28.1 N で引っぱられます。時速 49 km の 7.02 N の4倍です。

20 g のおもりを、反対側の 200 mm の所に付ければ、この力は消えます。

つまり、ものを作るときは

不つり合いを直すおもりは、なるべく外側に付けます。不つり合いの量は「質量 × 半径」なので、外に付けるほど軽いおもりで済みます(例題3)。バランスウエイトをホイールのいちばん外の縁に付けるのは、このためです。

速く回る物ほど、つり合いを細かく合わせます。回転数を2倍にすると、同じ不つり合いでも力は4倍になるからです。扇風機の羽根、ドローンのプロペラ、洗濯機の脱水槽、エンジンのクランク軸は、どれも作るときにつり合いを調べています。

扇風機の羽根を正面から見た絵。羽根の1枚の先に、小さな汚れが付いている
図 10-05羽根の先の小さな汚れでも、回ると軸をゆすります(例題1)。

動かしてみよう

回転数 N\skrN を 800 から 1,600 へ動かして、矢印と下の曲線の点を見てください。曲線は、まっすぐではなく、上へ反っています。2乗で増えるからです。

次に、質量 m\sftM と距離 r\sftR を、片方を2倍、もう片方を半分にしてみてください。力は変わりません。

最後に、不つり合いの形を「偶」に切り替えてください。横から見ると、2つの遠心力が反対を向いています。下の波形(上下の力の合計)は平らになりますが、右の前から見たタイヤは、首を振っています。

タイヤは実際には速すぎて見えないので、はじめは 1/20 の速さで動かしています。「いまの図を残して比べる」を押してから数字を変えると、上下の力の波形を重ねて比べられます。

シミュレータ数字を変えると、動きと答えが、その場で変わります

試してみよう0 / 3

  1. 回転数 N を2倍の 1,600 min⁻¹ にして、下の曲線の点を見る(m・r は初期値のまま)(まだ)
  2. 回転数を 800 に戻し、同じ 20 g を、半分の半径 100 mm に置く。矢印と ×N を見る(まだ)
  3. 初期値に戻し、形を「偶」に切り替える。前から見たタイヤと、下の波形を見る(まだ)
g
mm
min⁻¹
形不つり合いの形
Fm = 20 g横から見たタイヤ(矢印の長さ=力)前から見たタイヤ(左が車の内側)上下の成分が、車体を上下にゆする傾きとずれは、見やすく大きくして描いています
t = 0.0000 s
00.020.040.060.080.10.120.14-1000100時間 t [s]上下の力(合計) [N]
回転数と遠心力(2乗で増える)04008001,2001,600050100150回転数 N [min⁻¹]遠心力 F [N]28.1 N
遠心力(軸が受ける力)は、初期値の ×1

いまの式(数字を入れた形)

F=m r ω2\htmlClass{q-force}{F} = \htmlClass{q-material}{m}\,\htmlClass{q-geometry}{r}\,\htmlClass{q-flow}{\omega}^2=0.02×0.2×83.782= 0.02 \times 0.2 \times 83.78^2=28.1 N= 28.1\ \mathrm{N}
不つり合いの量
m r=4,000 g⋅mm\htmlClass{q-material}{m\,r} = 4{,}000\ \mathrm{g\cdot mm}
角速度
ω=83.78 rad/s\htmlClass{q-flow}{\omega} = 83.78\ \mathrm{rad/s}
1秒に回る回数(力がふれる振動数)
f=13.33 Hz\htmlClass{q-flow}{f} = 13.33\ \mathrm{Hz}
遠心力(軸が受ける力)
F=28.1 N\htmlClass{q-force}{F} = 28.1\ \mathrm{N}
遠心力 ÷ おもりの重さ
F/mg=143 \htmlClass{q-force}{F/mg} = 143\
車の速さ(外径 650 mm のタイヤ)
v=98 km/h\htmlClass{q-flow}{v} = 98\ \mathrm{km/h}
途中の計算(導出)を見る
  1. 不つり合いの量(ずれた質量 × 中心からの距離)

    m r=20×200=4,000 g⋅mm\htmlClass{q-material}{m\,r} = 20 \times 200 = 4{,}000\ \mathrm{g\cdot mm}
  2. 角速度(1秒に回る角度)

    ω=2π N60=2π×80060=83.78 rad/s\htmlClass{q-flow}{\omega} = \dfrac{2\pi\,\htmlClass{q-flow}{N}}{60} = \dfrac{2\pi \times 800}{60} = 83.78\ \mathrm{rad/s}
  3. 1秒に回る回数(力が上下にふれる振動数)

    f=N60=80060=13.33 Hz\htmlClass{q-flow}{f} = \dfrac{\htmlClass{q-flow}{N}}{60} = \dfrac{800}{60} = 13.33\ \mathrm{Hz}
  4. 遠心力(軸が受ける力)。g は kg に、mm は m に直す

    F=m r ω2=0.02×0.2×83.782=28.1 N\htmlClass{q-force}{F} = \htmlClass{q-material}{m}\,\htmlClass{q-geometry}{r}\,\htmlClass{q-flow}{\omega}^2 = 0.02 \times 0.2 \times 83.78^2 = 28.1\ \mathrm{N}
  5. おもり自身の重さの何倍か

    Fm g=28.070.02×9.81=143\dfrac{\htmlClass{q-force}{F}}{\htmlClass{q-material}{m}\,g} = \dfrac{28.07}{0.02 \times 9.81} = 143

よくある勘違い

「速さを2倍にすれば、力も2倍」

力は回る速さに比例する。力は、回る速さの2乗に比例します。

回転数 遠心力(20 g・200 mm)
400 min⁻¹(時速 49 km) 7.02 N
800 min⁻¹(時速 98 km) 28.1 N
1,600 min⁻¹ 112 N

「重心が軸の上にあれば、つり合っている」

止まっているときは、つり合っています。けれども、回すと首を振ることがあります。上で見た偶不つり合いです。止めたまま調べるだけでは見つからないので、タイヤは回して調べます。

「おもりには、外へ飛び出そうとする力がはたらいている」

外へ向かう力がおもりを押しているのではありません。おもりは、まっすぐ動き続けようとしているだけです。ホイールと軸が、それを内側へ引き戻しています。軸が外へ引っぱられるのは、その引き戻す力の反作用です。どちらの見方でも、軸が受ける力の大きさは m r ω2\sftM\,\sftR\,\sftOmega^2 で同じです。

この公式が使える条件

  • 回る物は硬く、回っても形が変わらない(軸がたわむときは、次の 危険速度)
  • 回る速さは一定
  • 不つり合いの質量は、中心からの距離 r\sftR の1点にあると見なせる
式の導き方(くわしく知りたい人へ)

円の上を回る点の加速度:半径 r\sftR の円を、角速度 ω\sftOmega で回る点の位置は、

x=rcos⁡ωt,y=rsin⁡ωtx = \sftR\cos\sftOmega t,\qquad y = \sftR\sin\sftOmega t

時間で2回微分すると、

x¨=−r ω2cos⁡ωt,y¨=−r ω2sin⁡ωt\ddot x = -\sftR\,\sftOmega^2\cos\sftOmega t,\qquad \ddot y = -\sftR\,\sftOmega^2\sin\sftOmega t

加速度の大きさは r ω2\sftR\,\sftOmega^2 で、向きは中心向き(位置と反対向き)です。微分するたびに ω\sftOmega が1つずつ前に出るので、2回で ω2\sftOmega^2 になります。本文の「速さが2倍・向きを変える回数が2倍」は、この2回の微分のことです。

質量 m\sftM にこの加速度を生むには、中心向きに m r ω2\sftM\,\sftR\,\sftOmega^2 の力が要ります。軸は、その反作用で、外へ同じ大きさの力を受けます。

上下の成分:重いところが右(真横)にあった時刻を 0 とすると、軸が受ける上下の力は Fsin⁡ωt\sftF\sin\sftOmega t です。1秒に N/60\skrN/60 回、上下にゆすられます。

重心のずれ:全体の質量 M\sftMw のうち、m\sftM が半径 r\sftR にあり、残りは中心に対してつり合っているとすると、重心の位置は e=m r/M\sftE = \sftM\,\sftR/\sftMw。軸が受ける力は、全体の重心が半径 e\sftE を回ると見ても M e ω2=m r ω2\sftMw\,\sftE\,\sftOmega^2 = \sftM\,\sftR\,\sftOmega^2 で同じです。

偶不つり合い:2つの面の間の距離を ℓ\ell とします。内側の面の上と、外側の面の下に、同じ m r\sftM\,\sftR があると、2つの力は足して 0 ですが、m r ω2×ℓ\sftM\,\sftR\,\sftOmega^2 \times \ell の「回す効き目」(モーメント)が残ります。これも ω\sftOmega と一緒に回るので、軸は首を振るようにゆすられます。消すには、2つの面のそれぞれに、反対向きのおもりを付けます。

例題

例題1 扇風機の羽根の汚れ

扇風機の羽根の1枚に、中心から 150 mm の所に、2 g の汚れが付きました。羽根は 1,200 min⁻¹ で回っています。

(1) 汚れが外へ引っぱる力(遠心力)はいくらですか。(2) それは、汚れ自身の重さの何倍ですか。重力加速度は 9.81 m/s² とします。

ヒント 1 / 2

遠心力は F=m r ω2F = m\,r\,\omega^2 です。まず回転数を角速度 ω=2πN/60\omega = 2\pi N/60 に直します。

ヒント 2 / 2

ω=2π×1200/60=125.7 rad/s\omega = 2\pi \times 1200/60 = 125.7\ \mathrm{rad/s}。質量は kg、距離は m に直して入れます。

答えと解き方を見る
(1) F=4.74 N(1)\ \sftF = 4.74\ \mathrm{N}
(2) 241 倍(2)\ 241\ \text{倍}
  1. 角速度(1秒に回る角度)

    ω=2π N60=2π×1,20060=125.7 rad/s\htmlClass{q-flow}{\omega} = \dfrac{2\pi\,\htmlClass{q-flow}{N}}{60} = \dfrac{2\pi \times 1{,}200}{60} = 125.7\ \mathrm{rad/s}
  2. 遠心力(軸が受ける力)。g は kg に、mm は m に直す

    F=m r ω2=0.002×0.15×125.72=4.74 N\htmlClass{q-force}{F} = \htmlClass{q-material}{m}\,\htmlClass{q-geometry}{r}\,\htmlClass{q-flow}{\omega}^2 = 0.002 \times 0.15 \times 125.7^2 = 4.74\ \mathrm{N}
  3. おもり自身の重さの何倍か

    Fm g=4.7370.002×9.81=241\dfrac{\htmlClass{q-force}{F}}{\htmlClass{q-material}{m}\,g} = \dfrac{4.737}{0.002 \times 9.81} = 241

たった 2 g でも、回っているあいだは、240 倍あまりの重さでぶら下がっているのと同じ力になります。

羽根が回るたびに、この力の向きが一回りするので、扇風機は 1 秒に 20 回、ゆすられます。

例題2 時速 49 km と時速 98 km

外径 650 mm のタイヤの、中心から 210 mm の所に、15 g の不つり合いがあります。

このタイヤは、時速 49 km でおよそ 400 min⁻¹、時速 98 km でおよそ 800 min⁻¹ で回ります。それぞれの遠心力を求め、何倍になるかを答えてください。

ヒント 1 / 2

F=m r ω2F = m\,r\,\omega^2 の ω\omega だけが2倍になります。

ヒント 2 / 2

400 min⁻¹ のとき ω=41.89 rad/s\omega = 41.89\ \mathrm{rad/s} です。

答えと解き方を見る
400 min−1: 5.53 N,800 min−1: 22.1 N,4 倍400\ \mathrm{min^{-1}}:\ 5.53\ \mathrm{N},\quad 800\ \mathrm{min^{-1}}:\ 22.1\ \mathrm{N},\quad 4\ \text{倍}
  1. 角速度(1秒に回る角度)

    ω=2π N60=2π×80060=83.78 rad/s\htmlClass{q-flow}{\omega} = \dfrac{2\pi\,\htmlClass{q-flow}{N}}{60} = \dfrac{2\pi \times 800}{60} = 83.78\ \mathrm{rad/s}
  2. 1秒に回る回数(力が上下にふれる振動数)

    f=N60=80060=13.33 Hz\htmlClass{q-flow}{f} = \dfrac{\htmlClass{q-flow}{N}}{60} = \dfrac{800}{60} = 13.33\ \mathrm{Hz}
  3. 遠心力(軸が受ける力)。g は kg に、mm は m に直す

    F=m r ω2=0.015×0.21×83.782=22.1 N\htmlClass{q-force}{F} = \htmlClass{q-material}{m}\,\htmlClass{q-geometry}{r}\,\htmlClass{q-flow}{\omega}^2 = 0.015 \times 0.21 \times 83.78^2 = 22.1\ \mathrm{N}

回転数が2倍で、遠心力は 2² = 4倍です。

街中では気にならない不つり合いが、高速道路でハンドルのふるえになって出てくるのは、このためです。

例題3 補正のおもりを、もっと外に付ける

円板の、中心から 180 mm の所に、30 g の不つり合いがあります。

(1) 900 min⁻¹ で回すと、遠心力はいくらですか。(2) 反対側の、中心から 240 mm の所におもりを付けて、つり合わせます。何 g のおもりが要りますか。

ヒント 1 / 2

遠心力は m rm\,r の掛け算に比例します。同じ ω\omega なら、m rm\,r が同じおもりは、同じ大きさの力を出します。

ヒント 2 / 2

不つり合いの量は 30×180=5,400 g⋅mm30 \times 180 = 5{,}400\ \mathrm{g\cdot mm} です。

答えと解き方を見る
(1) F=48 N(1)\ \sftF = 48\ \mathrm{N}
(2) 30×180240=22.5 g(2)\ \dfrac{30 \times 180}{240} = 22.5\ \mathrm{g}
  1. 不つり合いの量(ずれた質量 × 中心からの距離)

    m r=30×180=5,400 g⋅mm\htmlClass{q-material}{m\,r} = 30 \times 180 = 5{,}400\ \mathrm{g\cdot mm}
  2. 角速度(1秒に回る角度)

    ω=2π N60=2π×90060=94.25 rad/s\htmlClass{q-flow}{\omega} = \dfrac{2\pi\,\htmlClass{q-flow}{N}}{60} = \dfrac{2\pi \times 900}{60} = 94.25\ \mathrm{rad/s}
  3. 遠心力(軸が受ける力)。g は kg に、mm は m に直す

    F=m r ω2=0.03×0.18×94.252=48 N\htmlClass{q-force}{F} = \htmlClass{q-material}{m}\,\htmlClass{q-geometry}{r}\,\htmlClass{q-flow}{\omega}^2 = 0.03 \times 0.18 \times 94.25^2 = 48\ \mathrm{N}

つり合わせるには、反対側に、同じ「質量 × 半径」(不つり合いの量 5,400 g·mm)を置きます。

外に付けるほど、軽いおもりで済みます。タイヤのバランスウエイトを、ホイールのいちばん外の縁に付けるのは、このためです。