たわみとひずみの違いをわかりやすく解説！物理の基本をしっかり理解しよう

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たわみとひずみって何？簡単に説明しよう

みなさんは「たわみ」と「ひずみ」という言葉を聞いたことがありますか？これは特に材料や物体の変形を表す言葉です。

まずたわみとは、物体が力を受けて曲がったり曲がりながら変形することを言います。たわみは形の変化を直接見ることができ、「曲がり具合」のことです。

一方、ひずみとは物体の中で起こる変形の程度や割合を数値で表したもの。たわみが物の見た目の曲がりなら、ひずみは内部で材料がどれくらい伸びたり縮んだりしたかを示しています。

つまり、たわみは目で見える変形、ひずみはその変形をもっと細かく分析した“変形の割合”と考えるとわかりやすいです。

日常生活でも橋や梁（はり）などの建築物でたわみを観察したり、材料の強さを評価するときにひずみを測ったりします。

たわみとひずみの具体的な違いとは？表でまとめてみた

それでは、たわみとひずみの違いを具体的に比べてみましょう。以下の表をご覧ください。

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ポイント	たわみ	ひずみ
意味	物体が曲がって変形すること	物体内部の変形の度合い（割合）を表す
見た目	外から直接見てわかる	目では見えないが測定器で計測できる
単位	長さ（mmなど）	無次元（割合や％）
計測方法	変形した長さの差や角度で測る	元の長さと伸びた長さの比率で計算
使用例	橋や梁の曲がり具合の確認	材料の強さや疲労度の判断

この表を見てわかる通り、たわみは形の変化、ひずみはその変化を数値化したものです。どちらも材料工学や建築、機械の分野でとても重要な概念になります。

なぜたわみとひずみの違いを知っておくべき？実生活への影響

たわみやひずみの理解は、普段の生活にとっても意外と役立つ知識です。

例えば、橋や高層ビルでは強い力がかかるため、それが安全に耐えられるかどうか確かめるためにたわみを測ることがまず行われます。見た目にどれだけ曲がったかを調べて、安全基準を満たしているか判断します。

しかし、表面のたわみだけでは材料の内部の疲労や損傷はわかりません。そこでひずみ計という機械をつけて、材料の内部がどのくらい伸び縮みしているか（ひずみ）を調べます。これにより、将来的な破壊や故障を予測できるのです。

身近なところでは自転車のフレームや飛行機の翼も、ひずみの測定によって安全性が確かめられています。

日常生活や仕事で使う物が安全で快適に使えるのは、このようなたわみとひずみの研究と測定があるからこそなのです。

ピックアップ解説

「ひずみ」という言葉は材料の変形の割合を表しますが、実は「無次元量」という点がとても面白いんです。これは単位がなく、例えば元の長さの1％伸びたならひずみは0.01と表現します。材料の状態を比べるときに、数字でその大きさが一目でわかってとても便利。建築現場だけでなく、運動器具や家具の設計でも使われていて、知らず知らずのうちに身の回りにある優れた工学の秘密の一つです。

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