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応力② 作用とか反作用とか

手押し相撲。

人が二人、向き合って立って
手のひらだけを押し合う。
バランスを崩して動いた方の負け。

この遊びしたことない??

これ、僕は下手です。勝てない。なかなか勝てないんだよね。
思いっきりやると相手がひょいっとよけて勢いあまってバランス崩したり。思いっきり押しても相手の手に力が入ってないと暖簾に腕を押すかんじになったり。お互いが押すとパチンと手のひら同士がぶつかって痛いね。

高校物理で「力のつり合い」を勉強すると思うんだけど。「テーブルの上に置かれた皿と支えているテーブルは力がつりあっている」と言われる。わかりにくいから普通に言えと。テーブルの上に皿が置かれている。その皿は誰かが動かさない限りず~とそこにある。2時間経ってもず~っと。それで、もしこのテーブルを。テーブルを外して人が同じ高さでお皿を持つことにしたとしましょうか。2時間ぐらい持ってもらうとしましょう。お皿は持っている間、ほとんど同じ位置にあるよね。ちょっとイメージしてみましょう。
ありますね。2時間なんてそんなアホなことする人いないから同じ位置にはない、というなら持ってもらう人にお金をあげましょう。時給2000円。ほらある。ありますね。容易にイメージできますね。仮に持っている人はAさんとしますか。

まぁそれを。今度はお皿ではなくて7kgの鉄アレイにしてみましょう。テーブルの上に置いた鉄アレイはずーとずーと。そこにありますね。誰かが動かさない限り。次に人が7kgの鉄アレイを持ってみましょうか。2時間ぐらい持ってもらうとしましょうか。イメージしてみましょう。できませんか?時給2000円。イメージできませんか?いやできない?なんで。

いや時給2000円でも華奢な人はできないですね。2時間も持ってられないですよね。持ってられないので鉄アレイを床に下ろしてしまいます。持っていられないAさん。もちろん持っていられる人もいますよね。持っていられるBさん。

テーブルとAさんとBさん。
鉄アレイを同じ位置に固定する作業を人にやってもらうととても大きな労力です。テーブルにやってもらうとテーブルもとても大きな労力がかかっている。この鉄アレイの重さを増やしてみましょうか。20kg、30kg、40kg、・・・。テーブルもいつかAさんのようにアレイを持ってられない時がきます。テーブルがぐしゃっとなって鉄アレイは下に落ちてしまいます。

ところでAさんは皿を持つときも鉄アレイを持つほどの力をこめて皿を持っていたと思います??そんなことないですよね。皿の重さ分だけの力しかこめないですよね。普通。ではテーブルは??

いやそうなんですよ。皿が置かれている時と鉄アレイが置かれている時はテーブルが出している力は違うわけですよ。
「テーブル」と言ってしまっているけど、支えているものの内部に生じている力が応力なわけです。テーブルといってもいろいろな材質のテーブルがありますね。材質によって支えられる重さは変わりますよね。材質は同じでも足の太さが違えば支えられる重さも変わるよね。だからなんか一定の基準がほしいと。それで前の記事、f=F/Sの式を見ましょうよ。
Fは力でfは応力、Sは断面積。断面積が広いとたくさん支えられるでしょ。材質自体にどれだけ力がかかってるかわからないから割り算するわけ。

途中まで。
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応力の話

応力

wikipedia
ギャース。頭が悪いのか説明が下手なのか、これ見ても全くわかりません。控えめに言っても全くわかりません。てかその定義間違ってない??圧力とどう違うわけ??と思っちゃうわけですが。
理系の人は過度に一般化する癖があると思う。
あのーその表現はわかる人にしかわからない表現なんですが。
書いてる人はそれで満足なのかな。

圧力はわかるやんな。注射器の針先の穴を塞いでぐっと押したら最後までいかないよね。空気で反発するよね。あの力が圧力だよね。

応力(Stress)は、物体のある一部分に微小な直方体を考え、回転運動・並進運動が存在しないと仮定したときに、微小直方体の各面に働く単位面積あたりの力と定義できる。


応力は日常生活で人が物として扱える物体での話じゃないかな。
金属とかプラスチックとかな。わりと硬いもの。
その中でも実は金属も気体のように弾力があったりするんですよと。
人が腕に力をこめると筋肉が硬くなるやんな。
力をこめないとやわらかいやんな。
人の体は硬さが変わるけど。
金属とかプラスチックも硬さがかわるねん。
んーなんかエロいと思った人~。そんなあなたはちょっと欲求不満ぎみね。

それでものの硬さとかやわらかさとかについて詳しく考えていくと
出てくるのが応力というものの考え方なんですよ。

それでウィキペディアの続きの説明を読むと出てくる。この式。
f=F/Sとか言われるとまたまたわからんなるよね。
いや、全然ピンとこない。むしろ定義の話とちゃうやん、ぐらいの勢い。同じ話をしているとは思えない。むしろこれは圧力の話をしているんですかと問いたい。

こんぐらいのことを考えて、んじゃぁ、まぁ力学の話する?
みたいになるわけ。
いやーほんとウィキペディアを読むと今までの理解があってるかどうかわからなくなってくるんですが。だから参考にしながらウィぺディアの内容はちょっと無視してしまいましょう。

同時にツッコミ入れたいのは
「スイカ」と言う言葉の意味を説明するのに「スイカ」という言葉を使うなと小学校で言われなかったのかと。おなじように
「テンソル」の意味を説明する時に「テンソル」という言葉を使うなと。言いたくなるわけですよ。説明がめんどくさいんなら「魔法のひとつ」とかね、説明にしとけと。テンソルはテンソルよ。というような説明をしている人を見ている気分になります。

高級な数学とか物理とかを説明する時には「こういうことを考えたとき、こういう概念がありますねor必要になりますね」
という流れで説明しないとうまくいかないですよね。んで
「こういうことを考えた時」という部分を素人に伝える自信がなければ、自分の説明能力はこのぐらいだと説明はあきらめましょう。
或いは素人に説明できないくらい自分はがんばってきたんだと自分をほめましょう。

というような意識でやっていく予定。

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Author:みつくる
最近の趣味はネット・睡眠・アニメ。どうも最近は眠れません。寝不足のまま活動です。ゲームもめっきりやらなくなりました。アニメの感想を書きたいですが週末に書くことにします。ライトノベルをアニメにしたものって細かい表現がおもしろいと思います。

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