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紙でりんごが切れるか?

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材料力学というと難しい式が登場してきますが、事例を挙げて説明してくれる読み易い本を紹介します。本は「モノが壊れないしくみ」(著者:水野操 発行所:Jam House)です。 幾つか紹介します。

資料はこちら → 材料力学

p.1 「テープを貼るだけで、ペットボトルを支えられるのは?」左の図をみて考えてみてください。なぜ、同じ紙なのにテープを貼るだけで支えられるのでしょうか? 上に乗せたペットボトルの重さが分散されて、釣り合うなどと考えてしまいますね。それもあるかもしれませんが、柔らかいゴムであれば、端をテープで固定して支えることができないでしょうね。 ヒントは、ギターやヴァイオリンのチューニングです。

p.2 左図をご覧ください。弦の左端を固定して、右端に重りをぶら下げます。重りを重くするとピンと張って高い音がすることは経験的にわかりますね。音の周波数fの式を真中上に示しました。物の剛性質量で周波数が変化します。弦の質量が同じとすると、高い音(周波数が大きい)方が、剛性が大きいことがわかります。一方、重りが重い方が弦は強く引っ張られています。つまり、引張応力が大きくなると剛性が大きくなるのです。p.1のようにテープで紙を固定することにより紙に引張応力が生じ、何もしない紙に比べて剛性が高まったため、ペットボトルを支えることができたわけです。

p.3 次の動画をご覧ください。 → https://www.youtube.com/watch?v=LfP7GGr8e4g

紙のディスクグラインダー段ボールリンゴ及びを切断できるのです。 なぜでしょうか? 回転させると紙ディスクに遠心力が働き、外向きの引張応力が発生します。この結果、剛性が高まります。同程度の硬度であらば、切断可能になります。

この本には、この他にも「バンジージャンプで脚がもげない話」、H鋼を鉄骨に利用する理由、防弾チョッキが弾を貫通しない理由、「スプレーだけで強くする塗料の話」なども分かり易く説明されています。2日もあれば、読めます。ご一読ください。

スプレーだけで強くする塗料の動画です → https://www.youtube.com/watch?v=gCSJvCpmU-I

スイカや卵が・・・。

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