理系大学生のための公式まとめ ～材料力学 １～

　皆さんこんばんわ！

　私は機械系学科に通っているのですが、教科書がやたらわかりにくいことが難点でした。

　授業も高校までの演習中心とは違い、式の意味や成り立ちについて触れるものが多く、実際に問題を解けるようになるまでが大変な道のりでした。

　たしかに、大学とは自分で考える学びが求められる場所であり、既存の問題を解決する場所でがないという意見には私も同意致します。

　しかし、そのような自発的な学びのための下地作りをお手伝いするような演習と頻出公式のまとめなどがあってもいいのではないかと思い、このブログを書き始めました。

　学科が違うだけで学ぶことも全く違いますが、時間を掛けて様々なジャンルに触れて良ければと考えています。

　さて機械系の講義まとめは今回から数回に分けて

　材料力学　に注目していこうかと思います。

　さて第一回は応力とひずみについてまとめてみます。

　材料系の最も基本的な部分ですので、今回は簡単なものしか扱いませんが後々のつまづきを解決することもあるかもしれません。

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 　最初は最も基本となる　応力についてまとめていきます。

応力

　σ（シグマ）は応力を、Pは力(N)、Aは面積(㎡) を表します。

　応力は単位面積当たりの力を表し、物体に対して圧縮したり引っ張ったときに働く内力を示します。それぞれ圧縮応力、引張応力という名前で呼び分けられています。

　また物体に対して垂直に力を作用させたときに起こる現象であるため、これら二つを合わせて垂直応力と呼びます。

　違う名前の応力も後々出てきますのでこの名前は覚えておいてくださいね。

　そして応力が作用すると物体の形は大なり小なり変わります。

　この変形量を単位長さあたりに換算したものをひずみといい、ε(イプシロン)で表されます。長さを長さで割ったもののため単位はありません。

　そしてこのひずみと応力はフックの法則と呼ばれる等式が成り立つことが実験的に求められています。

　ここで登場した比例定数Eはヤング率あるいは縦弾性係数と呼ばれる係数で、材料ごとに異なります。

　参考として、鋼のヤング率は約210 GPa(ギガパスカル)　です。

　ひずみに単位がないこと、応力の単位がPaであることからヤング率の単位もPaであることがわかります。

 　さて今回は最も単純な例として物体に垂直応力を作用させた場合の公式を紹介しました。

　次回はこの公式を利用した例題を解いていこうと思います。

それではそれでは。