出産前後の痔にはご注意!

分厚い鉄板に鉄のボールを落とすとうるさい金属音がしますが、
材質の変更や吸音・遮音等の対策でなくて純粋に音を小さくするにはどのような手段があるでしょうか?

私が思いつくのが鉄板をバネやオイルダンパやショックアブソーバで支持することなのですが、

1.バネ、オイルダンパ、ショックアブソーバでどれが一番小さくなりそうですか?
2.他にどのような手段があるでしょうか?

抽象的な質問になってしまっていますが、よろしくお願いします。

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A 回答 (2件)

どのレベルまで小さくしたいとか,金属,ボールの大きさにもよると思いますが,簡単には不可能だと思います。



まず,金属同士の衝突ということから,どちらの金属にも,ぶつかった瞬間に振動が発生します。
“制振材も効かない位”ということは,現状考えている物体同士では,振動自身は発生しているという認識はお持ちですよね。
理想的に支持された状態ならば,板の振動はなかなか減衰せず,”ウワンウワン”と響いた感じになります。
この前提を踏まえて,“音を小さくする”という手段を考えると,
(1)球から板へのエネルギ伝達を遮断
→衝突する表面に,ゴムシートなどをはるイメージです。
(2)減衰を大きくして,大きいと感じる時間を短くする。
→板の支持構造に,その構造に対して減衰が大きくなるようなダンパを持たせる

ということかと思います。 
おそらく,欲しい答えとは異なると思いますが,通常の環境では,このような回答になるかとおもいます。
そうでないとすれば,磁力を使って球がぶつからないようにするとか,高温にして,板の剛性を変化させるとか,無茶な回答もあるかとおもいますが・・・。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。

(2)板の支持構造に,その構造に対して減衰が大きくなるようなダンパを持たせる

が一番「まし」ですかね。
いずれにせよ難しいことがよく分かりました。

お礼日時:2005/02/18 09:29

ある材質の鉄のボールと鉄板をある速度で接触させるという前提でお答えします。



発生する音を小さくする(人が聞こえる音を低減する)には、
(1)吸音:発生した音を吸収する
(2)干渉:音を音で打ち消す
(3)制振:発生源からの音の発生を抑える
などがあります。

鉄にバネなどつけるということは「材質の変更」とも考えられますが、要は上記(3)となります。

一概にバネがよいとか、ダンパーがよいとかいうものではなく、通常鉄板の固有振動数等から最適な制振材を設計します。
トタンの制振(雨音の低減策など)はフォーム(ポリエチなど各種発泡体)を使ったりします。ただフォームが一番というわけではなく、効果・コスト・施工性などトータルで選択されていると思います。

(1)は直接音の発生は低減されず、発生した音の反射を防ぐものです。(例)音楽室 等

(2)は部屋の一部でしか音声を聞こえなくする技術で、博物館などの音声説明などで使われるそうですが、かなりの機器が必要です。

この回答への補足

早速のご回答と分かりやすいご説明ありがとうございます。

私の質問にまずかった点がありました。
鉄板という表現が、薄い物をイメージさせてしまったようで申し訳ありません。
制振材が効かないくらい分厚い鉄板(あるいは鉄のカタマリ)と考えてください。
この場合はどうなるでしょうか?
バネやダンパーでボールの跳ね返りをいかに抑えるか、ということしか思いつかないのですが・・・

補足日時:2005/02/03 17:28
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Q金属音の周波数

金属音は周波数が高いと聞きますが、大体どのくらいなのでしょう?
また鉄と鉄が衝突するときの周波数は
衝突速度、重量、衝突面積、密度などによってどのように変わるのでしょうか?
どうぞ教えてください。

Aベストアンサー

その物体の材質、寸法、形状(丸、四角、中空など)、密度、強度、支持の仕方によって違ってくるのでどれくらいの周波数かは分かりません。
寸法は長さが長いほど周波数は低く、厚さが大きい場合にも周波数は低くなります。
密度が高いほど周波数は高くなります。
強度が高いほど周波数は高くなります。
衝突速度、衝突面積は周波数には関係ないと思います。
例えば
密度:7135[kg/m^3]、長さ:258[mm]、直径:20[mm]、ヤング率:173[GPa]の片状黒鉛鋳鉄を自由支持の状態で加振した場合。
1次固有振度数:1305[Hz]
2次固有振動数:3513[Hz]
3次固有振動数:6625[Hz]
となります。大体、音として聞こえる場合には3次の音が聞こえるはずです。

Q運動量保存の法則と衝撃音

次の通り、運動量保存の法則では、衝突前の運動と衝突後の運動量の和が同じになると言います。

    1/2m1(v1)^2 + 1/2m2(v2)^2 = 1/2m1(v3)^2 + 1/2m2(v4)^2

しかし、この式は衝突時に発生する衝撃音について何も言っていません。
衝撃音と運動量保存則の関係が分かりません。そこで、次の疑問が生じています。

(1)衝撃音が発生するということは、エネルギーが他に変換されて外に逃げる現象に思えます。
 ということは、衝撃音が発生するのは、運動量保存の法則が守られていないという
 ことなのでしょうか?それとも、保存則は守られていながらも衝撃音が発生するという
 ことなのでしょうか?

(2)衝撃音は消すことが出来ますか?
 どうすればいいでしょうか?

(3)衝撃音を消すことができるとすると、発熱等別の現象が発生しますか?
 別の現象の発生は避けられませんか?


以上3点が、分かりません。
宜しくお願いします。

Aベストアンサー

運動量と運動エネルギーは別の次元の量です。


「運動量」は前者の量で、
「力学的エネルギー」「運動エネルギー」「音」「摩擦(熱)」は、後者の量ですので、
これらは関係ありません。
等式等でも結べません。


衝撃音等は、後者の、力学的エネルギーの話です。

衝突において力学的エネルギーが変化しない場合(熱や音でエネルギーが逃げない場合)
を「完全弾性衝突」と言い、この場合は熱や衝撃音が起きません。
しかしこれは近似的な話であり、
実際は(とても厳密な話をすれば)必ず熱等でエネルギーは逃げます。

しかし、だからといって、物理学が非実用的というわけではありません。
完全弾性衝突が「現実を非常によく近似」する場合、
それで計算して十分実用的なわけです。


また、蛇足ですが、運動量保存則も実は近似式です。
衝突時間Δtを0に近似し、
重力等弱い力による物体への力積が運動量の和を変化させるのを無視しているわけです。


物理は近似の学問ですので、
厳密に考えると違和感が残るものも多いと思いますが、
それで厳密性を犠牲にしているわけではありません。

今後数学で(一次)近似といった概念を習うと、
近似する事の妥当性について理解が深まると思います。

運動量と運動エネルギーは別の次元の量です。


「運動量」は前者の量で、
「力学的エネルギー」「運動エネルギー」「音」「摩擦(熱)」は、後者の量ですので、
これらは関係ありません。
等式等でも結べません。


衝撃音等は、後者の、力学的エネルギーの話です。

衝突において力学的エネルギーが変化しない場合(熱や音でエネルギーが逃げない場合)
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しかしこれは近似的な話であり、
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Q鉄板にボールを当ても音がしない方法

少年野球(硬式野球)のコーチをしています。野球をされた方はご存知だと思いますが、壁にボールを当てて、捕球や送球の練習をする方法があります。我がチームには適当な壁がないので、鉄板を壁の代わりにしています。

 鉄板にボール(硬球)を当てると「ゴーン」と鐘を突いたような大きな音がして、近隣の方から苦情が殺到しました。警察まできました。(苦笑)
 
 そこで本題ですが、たて90cm・よこ90cm・厚さ6mmの鉄板を鉄で枠組みをして組み立てている、「内野手養成鉄板」(ちなみに鉄工所で作成してもらいました。15,000円で)にボールを当てても音がしない方法はないでしょうか?

 一度「少年ジャンブ」を鉄板の裏面の全面に貼りましたがうまくいきませんでした。(まだ音がする)よい方法をお教えください。 
 
 
 

Aベストアンサー

こんばんは、田んぼの田を考えたmyeyesonly です。

実は、制振材、吸音材などを鉄板の裏に固定する方法なのですが、私がボルトを溶接して・・・と考えたのは訳がありまして、粘着テープ、接着材などでは必ず、劣化、あるいは振動によりすぐ剥がれてしまうと考えられるからなんです。
使う場所は屋外で温度変化は激しいでしょうし風雨にだってさらされるのかもしれません。
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以上、他の方々にちょっと補足します。m(__)m

Q振動の対策

振動の問題です。
自分はある送風機メーカーの設計者です。
明日突如お客さんのところに行かなければならなくなりました。
用件は、当社の送風機をある筐体につけたときに振動するということらしく「一度見に来てくれ」ということになったものです。
が、自分は振動問題にはほとんど携わったことがないため、何とかお助けくださいというものです。

自分の乏しい知識から考えたのは次の程度です。
今回の現象の原因は、(1)加振源である送風機が異常振動を起こしている、(2)送風機は正常だが筐体が共振を起こしている のどちらかではないか。(1)の場合は製品(送風機)交換で解決すると思うが、(2)の場合どうするか?
本来、送風機が正常であれば当社の責任ではないが、何がしかのアドバイスをする必要はあるが、どんなアドバイスを・・?

そこで・・・

1.ひとつは「防振」かと思いますが、送風機と筐体の間に何でもいいからはさめばよいというものではありませんよね?ある程度理論的な話をする必要ありですが、自分にその知識がないため、素人にもわかるような解説を頂けるとありがたいです。

2.もうひとつは筐体の固有振動数を変化させるということかなと思いますが、これもまた知識不足。どうすれば固有振動数が変えられるのか、上げる方向がよいのか、下げる方向がよいのか、などなど、これもまた素人にもわかるような解説を頂けるとありがたいです。

3.自分が思いつくのは上記なのですが、その他にチェックすべきポイント、こういった問題に対応するときの王道など、何でも結構ですので情報いただけたら幸いです。

上記1,2,3で、何か測定をしないと話にならないのであれば、何を測るかもご教示頂きたいです。

ほとんど自分の努力なしに対応しようという非常にムシのいいお願いになりますが、困っております。
何卒よろしくお願い申し上げます。

振動の問題です。
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用件は、当社の送風機をある筐体につけたときに振動するということらしく「一度見に来てくれ」ということになったものです。
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Aベストアンサー

機械メーカーなら振動の知識がある人はいると思うのですが。。。そういう人について行ってもらうのがよいのではないでしょうか?

建築が専門で、機械の振動は専門でないので、多少見当違いの答えになるかもしれませんが、回答です。

(1)防振というのはいくつもの対策方法があります。共振点をずらすのもそのうちの1つですし、加振源の特性を変える方法(回転数の調整など)や減衰を増やしてやるのもあります。減衰付加方法としては粘性・粘弾性のダンパーや動吸器などの方法があります。使い分けはケースバイケースで、ある程度経験が必要です。詳細は防振関係の本を1度読んだ方がよいと思います(ここで書ききれるほどの内容量ではないです)。

(2)筐体自体の固有振動を変えるのではなく、筐体と設置床の間に物理モデルとしてのバネを挿入することにより、筐体を1自由度系の振動系として系全体の固有振動数を変えます。一般にバネとしては防振ゴムが用いられますが、共振周波数が低い場合にはコイルバネを用いることもあります。

(3)振動の原因が何かを把握することが大事です。
質問にもあるように機械自体に異常が出ていることもあります。送風機の場合回転系の軸がずれている、羽のバランスが崩れて回転中心と軸の位置が一致しないなどの可能性もあります。異常振動の場合はその原因を取り除くことの方が有効な対策です。

共振などに対する防振ゴムなどによる対策の場合、振動系の固有振動数を問題となっている振動の振動数の1/3程度まで低くなるように設定するのが有効な対策です。

測定に関してはFFTアナライザー、加速度計、アンプ等を用意しなければなりませんが、オリックスレンテックスのようなレンタル会社で借りることができますが、操作をするにはそれなりの知識が必要ですので、これは測定会社に依頼した方がよいと思います(FFTアナライザーはかなり高価です)。

それよりも測定をする前に、現状の下見をすることをお勧めします。異常振動をしていれば異常音などにより判断できることもあります。

また一般に機器を設置する際に取り付け業者は防振ゴムを利用することが多いので、既に防振ゴムが使用されている可能性も高いです。この場合新たに防振ゴムをつけても大きな効果が出ないと思います。

また単純に機械の設置の際に必要締め付け力を超過した締め付け力でボルト接合しゴムの性能を殺した状況で設置されたために、防振効果が現れず、振動が問題になったケースもありますので、防振ゴムの設置状況なども目視・聴感・触診などにより調べてから測定による調査を計画しても遅くないと思います。

機械メーカーなら振動の知識がある人はいると思うのですが。。。そういう人について行ってもらうのがよいのではないでしょうか?

建築が専門で、機械の振動は専門でないので、多少見当違いの答えになるかもしれませんが、回答です。

(1)防振というのはいくつもの対策方法があります。共振点をずらすのもそのうちの1つですし、加振源の特性を変える方法(回転数の調整など)や減衰を増やしてやるのもあります。減衰付加方法としては粘性・粘弾性のダンパーや動吸器などの方法があります。使い分けはケー...続きを読む

Q音は小さくなる?

物と物がぶつかると音が出ますね。

そこで質問ですが、同じ材質同士例えば鉄板の上に鉄板を水平に落とす時、接触面を小さくすれば、音は小さくなるのでしょうか?

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音は振動ということは分かりますが、同じ条件で同じ力を加えた時、その振動を小さくする方法は何でしょうか?

Aベストアンサー

接触面を小さくしても,衝撃音は小さくなりません。

物と物がぶつかると,2つの物の速さがそれぞれ変わりますが,普通の物はその際に音・熱など(=エネルギー)を発生します。物の材質がゴムならば鈍い音が小さく鳴り(発生エネルギーは小さい),金属ならば鋭い音が大きく鳴る(発生エネルギーは大きい)ように,材質によって音の高さや大きさが変わり,ぶつかった後の2つの物の速さも様々に変わります。

振動を小さくするため,音の発生エネルギーを抑えるような物の形状を考えると,音が響かないように球形にするか,お互いすっぽりはまり込む凹凸の関係にする方法があります。

QNをkgに換算するには?

ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?一応断面積は40mm^2です。
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ただ、式の意味がイマイチ理解できないので解説付きでご回答頂けると幸いです。
どなたか、わかる方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kgfです。

重力は万有引力の一種ですから、おもりにも試験片にも、地球からの重力はかかります。
しかし、試験片の片方が固定されているため、見かけ、無重力で、試験片だけに40kgfの力だけがかかっているのと同じ状況になります。

試験片にかかる引っ張り力は、

40kgf = 40kg×重力加速度
 = 40kg×9.8m/s^2
 = だいたい400N

あるいは、
102グラム(0.102kg)の物体にかかる重力が1Nなので、
40kg ÷ 0.102kg/N = だいたい400N


>>>1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?

いえ。
1kgf = 9.8N
ですね。


>>>一応断面積は40mm^2です。

力だけでなく、引っ張り応力を求めたいのでしょうか。
そうであれば、400Nを断面積で割るだけです。
400N/40mm^2 = 10N/mm^2 = 10^7 N/m^2
1N/m^2 の応力、圧力を1Pa(パスカル)と言いますから、
10^7 Pa (1千万パスカル) ですね。

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kg...続きを読む


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