ログイン投稿日：2021年12月8日
こんにちは、MONO塾講師の赤尾です。
本日は、「力の流れを理解する」という内容をお話させていただきます。
前回は、
「モデル化すれば、知っている公式で解ける」
というお話でしたね。
どんな複雑な形状でも、
モデル化することで、公式に当てはめて問題を解決することができる、
ということでした。
ですが、
実はこれだけでは問題解決できない場合があります。
例えばですが、機械装置をイメージしてみてください。
機械装置というのは、一般的に「複数の部品」が組み合わさって、できていますよね。
ですので、
機械装置の強度計算を行なおうとすると、
一つ一つの部品に対して、それぞれの強度計算を行なう必要があります。
このような場合、その中の「ある一つ」の部品に対して
モデル化することはできても、
そのモデルに伝達される
具体的な「力の大きさ」がわからない場合があります。
では、どのように一つ一つの部品に対する
強度計算をすればいいのでしょうか？
それは、力がそれぞれの部品に対して
- どのように流れて
- どのくらいの大きさの力が加わっているのか
を「見える化」する必要があります。
ここで「川を流れる水」をイメージしてみてください。
川を流れる水を見てみると、
ゆったり流れているところと、激しく流れるているところの
「流れの変化」を目で見ることができますね。
それでは、こちらの同じ川の中で
幅が「大きい所」と幅が「小さい所」では、
どちら方の流れが早いでしょうか？
答えは、
川幅が「小さい方」の流れが早くなります。
これは、蛇口に取り付けたホースの先を潰すと、
勢いよく水が出るのと同じ原理です。
実は、力の流れもこれに似ています。
川幅やホースの幅が細いと水は流れにくくなる。
すなわち、水が大量に細い場所を通過するときに、圧力が高くなります。
また、細い場所に流れる水は、
ある限界を超えると、ほかの場所へと流れを変化させようとします。
水は、
「もっと圧力の低い、流れやすくなっている」
場所を求めて、流れを変えようとするのです。
では、力の流れはどうでしょうか。
力の流れも水の流れによく似ています。
「断面積が大きいところや硬いところ」
へ、力は流れやすい性質があるのです。
ある部品のある断面において、力を伝える限界が訪れた時、
力は別の場所を通じて力を伝えようと流れを変えていきます。
つまり、
【 川 】
（１）水の流れが早い （２）幅が細い （３）圧力が大きい
||（イコール）
【 力 】
（１）力の流れが大きい （２）断面積が小さい （３）応力が大きい
ということです。
力にこのような性質があることを、
基礎知識としてしっかりおさえることは重要です。
そして、部品から部品へ伝わる力の流れをイメージしながら、
具体的な数値を計算していきます。
そうすることで、
どこにどのように力が流れているのか見える化し、
数値化することができますので、複雑な問題も解決することができます。
いかがでしたでしょうか。
力の流れについて、少しイメージができたのではないでしょうか。
それでは、次回で最後となりますが、
「強度設計の経験を短縮する方法」について
執筆致しますので楽しみにしておいてください。
