応力とは何か?基本からわかりやすく解説
材料や構造物に力が加わったとき、その内部に発生する力の単位面積あたりの大きさを応力と呼びます。
たとえば、机の上に本を置くと、本の重さが机にかかります。この力が机の表面に分布している状態が応力です。
応力は力の種類や向きによりいくつかに分けられ、主に引っ張り応力(張力)、圧縮応力、そして今回のテーマでもあるせん断応力があります。
つまり、応力は力が物体の中でどう伝わっているかを表す言葉で、広く使われる言葉です。
ではせん断応力はどのように違うのか、次の章で詳しく説明します。
せん断応力とは?応力の中でも特に注意が必要なタイプ
せん断応力は応力の一種で、簡単に言うと物体の面に沿ってすべらせようとする力のことを指します。
例をあげると、ハサミで紙を切るとき、刃と紙の接触面にはせん断応力が働いています。刃が紙の表面を押しながらすべらせて切断している状態です。
また、地震で建物が揺れるときにも、建物の壁や柱の中にはせん断応力が働きます。壁がゆがもうとする力なので、建築物の強度を考える上で特に重要な応力となります。
このように、せん断応力は物体を変形させる非常に重要な力です。
では、一般的な応力(引っ張りや圧縮)とせん断応力の具体的な違いや性質を整理してみましょう。
せん断応力と他の応力の違いを表で比較!わかりやすく理解しよう
応力の種類による違いをまとめると以下の表のようになります。
ding="5" cellspacing="0">応力の種類 | 力の向き | 変形の例 | 日常の例 | 注意ポイント |
---|
引っ張り応力 (張力) | 引き伸ばす方向 | 長さが伸びる | ロープを引っ張る | 限界を超えると切れる |
圧縮応力 | 押し縮める方向 | 長さが縮む | 鉛筆を押す | 限界で折れる |
せん断応力 | 面に沿って滑らせる方向 | ねじれやすべり | 紙をハサミで切る 建物の揺れ | 変形しやすく破壊の原因に |
able>
この表を見てわかるように、せん断応力は面に対して平行な力で物体をずらす力なので、形を変えたり壊れたりする大きな原因になります。
そのため、建築や機械設計ではせん断応力に特に注意して部品や構造を作る必要があります。
まとめると、応力は物体にかかる内部の力の状態全体を示す言葉で、その中のせん断応力は特に横方向に滑りを負わせる力だと考えましょう。
ピックアップ解説せん断応力って聞くと難しいイメージですが、実は身近なハサミの動きに隠れています。ハサミはせん断応力を使って紙を切っています。刃が紙の端を押しながら滑らせることで切断が可能になるんですね。このようにせん断応力は物体を『ずらす』力というポイントがわかれば、技術だけでなく日常の動作も理解しやすくなりますよ。
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