人間工学や機械工学では、『人間が瞬間的に出力できる力』や『人間が無理なく出力できる力』ってどの程度と想定しているんでしょうか?

『指一本では、?Nまでは押すことができる。』とか具体的な数字が知りたいです。

データや基準が記載されている本やホームページがありましたら教えてください。

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A 回答 (3件)

こんにちは。


動物の筋肉が出せる力は、断面積1平方センチ当り、最大で約10kgだそうです。無理なく出せるのはその半分くらいではないでしょうか。これに伸縮距離「ストローク」を掛けて、時間で割ってやれば「仕事量」になると思います。
但し、筋肉は常に縦に使われているわけではありませんから、ストロークよる重心移動にはモーメントの計算が必要になると思います。
瞬発力に就いては公式が見付かりましたので、URLを参考にして下さい。

参考URL:http://www.ohba.co.jp/zatugaku/7kagaku/7_00001.htm
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

データ、参考になりました。
これを実際の動作に置き換えると、
 ・指や腕の平均的な筋肉断面積
 ・体全体での筋肉の動き
などを数値化して、コンピュータ上でモデリングですね。

うーん。好奇心満足への道のりは遠いなぁ。

お礼日時:2005/04/24 18:15

その辺をどのように設定するか,が,設計屋の腕の見せ所ではないでしょうか.



開発畑,特に企業の開発関係の部署にはそういうデータはあると思いますが,
社外秘ではないかと思います.
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この回答へのお礼

ご回答、ありがとうございます。

ISO時代の設計屋は、製品の妥当性確認を行なうための基準データが重要ですから、各メーカにはそのようなデータいっぱい有りそうですね。

ユニバーサルデザインが進む昨今、製品を客観的に評価できる基準として『公的機関が制定した人間のデータ集』とかありそうだと思ったんですが、考えが甘かったなぁ。

お礼日時:2005/04/24 17:43

そのようなデータがあるかどうか,ちょっとわかりません.



なぜならば,人間の出せる力の大きさは 
力の向き,姿勢(腕や指の角度)に依存します.

一番出せるのはバケツを吊り下げる姿勢の重力方向でしょうし,一番出せないのはこの姿勢での水平方向です.

たとえば,
椅子の上で正座してバケツを吊り下げるとしたら
骨が折れたり関節が外れるまで,
バケツを重くしていけます.
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

おもわず、アテネオリンピックで重量挙げの選手の腕が折れたシーンを思い出してしまいました。(あれは痛そうだった。)

まさに、第2次大戦中の人体実験データの世界ですね。
その手のデータって、時代の闇から闇に消えていったんでしょうか?
元々の質問から離れていきますが、それはそれで気になるなぁ。

お礼日時:2005/04/24 17:54

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

Q引っ張る力の計算

現在ボートトレーラーを所有しております。

積載物のボートの重量とトレーラー重量をあわせて約500kgほどあります。

トレーラーには後部にタイヤが2つ

先端側に補助車輪が1つ

ついています。

これを駐車場から出し入れするのに、現在は人一人で押したり引いたりして動かしています。
(路面はアスファルト)

少ししんどくなってきましたので電動の自動する物をつくりたいと思っております。

モーターの選定などありい、まずはどれぐらいの力で引っ張れているのか

計算したいのですが、人間が引っ張る力というのはどれぐらいのものなんでしょうか?

また上記のようなトレーラーを引っ張るのに必要な力の計算式などをご教授いただければ幸いです。


よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

そんな計算できません。また必要もないです。
 作用反作用の法則を御存知だと思いますが、要はあなたが、精一杯の力で引っ張り出されるということは、その力が「どれぐらいの力で引っ張れているのか」です。相手が何トンあろうが、道路が舗装されていようが、タイヤに空気が入ってようが関係ないですよ。
 想像されたら、ほぼ目安が付くと思いますが滑車を通して井戸から物を持ち上げると考えると、あなたが出せる力ってせいぜい数十キロ--50kgが最大じゃないかな。
 それが、動かそうとするときの最大摩擦力を越せば動き始めます。

 トレーラーを移動する道具としてドーリーがありますが、電動ドーリーの小型の物を探せば良いと思います。

Qキャスタ付き台車を押す力の計算法

キャスタ付き台車を押す力の計算法を教えてください。

高校物理では、F=μMgという方程式で押す力を計算しました。
(F:力、μ:摩擦係数、M:質量、g:重力加速度)

これは床面に、物体が接している(転動体なしですべり接触)
ときの方程式だと思います。

キャスタ付き台車の場合、どのように計算するのでしょうか。
ある人に聞いたところ、
「キャスタのベアリングの摩擦係数は0.2くらい
         だから単純にμ=0.2として計算すればよい」
とおっしゃっていましたが、キャスタの車輪直径により、
押す力は変わってくると思いますが、どうすればよろしいでしょうか。

Aベストアンサー

いくつの加速度で運動させる、という場合はそうなるでしょう。
でも今の場合、単に運動させ始めるか、運動を続ける場合ですね?それなら、F=μMgで計算します。

F=μMgは
>床面に物体が接している(転動体なしですべり接触)ときの方程式
ではありません。摩擦力あるいは、もっと一般に、物体の質量に比例する抵抗力は、かならずこうなるのです。

運動をさせ始めることを考えれば、与えられた力がμMgに達するまでは動きません。μMgを少しでも超えれば、動くはずです、超えた量に応じた加速度で。
台車をそーーーーっと押す場合をイメージしてください(ただし、車輪が小石や砂粒に乗り上げるのは無しです)。
車輪の直径は、加えた力と反対の方向への力は生み出しません。

運動を続けさせるほうは、もっと単純にイメージしていただけると思います。車輪に注目すれば、フライホイールを考えればわかるように、回転したものは、一定の速度で回転しつづけます。それを阻害するのは摩擦力だけですから(いろいろな摩擦力がありますが)、摩擦力と同じ力で押せば一定の速度で運動を続けるわけです。

いくつの加速度で運動させる、という場合はそうなるでしょう。
でも今の場合、単に運動させ始めるか、運動を続ける場合ですね?それなら、F=μMgで計算します。

F=μMgは
>床面に物体が接している(転動体なしですべり接触)ときの方程式
ではありません。摩擦力あるいは、もっと一般に、物体の質量に比例する抵抗力は、かならずこうなるのです。

運動をさせ始めることを考えれば、与えられた力がμMgに達するまでは動きません。μMgを少しでも超えれば、動くはずです、超えた量に応じた加速度で。
台車...続きを読む

Q『押す』と『引っ張る』どっちが上?

こんにちは
たまにテレビで力もちコンテストみたいなので
バスを引っ張ったりするのがありますが、
押すのと引っ張るのでは、どちらが力が出るんでしょうか?

※今日見たやつは、後ろにバスを引っ張りながら
前にもロープがあって、それを腕で引っ張っていました。
こういうのは無しで、単純に引っ張る場合です。

Aベストアンサー

こんにちは。
思った方向に動かしたい場合、引っ張った方が効率が
いいと思います。

電車に乗るとき、後ろから押された人は物理的な抵抗で
どちらかに曲がりますよね?
反対に中から誰かに手を引っ張られた場合、一応引っ張
られた方向に動きます。
押す力は抵抗などによって分散し易いのに比べ、
引く力は収束し易いと言えます。

鉛筆やシャーペンで線を引くのと、押して書くのでは
どちらが紙にひっかかりやすいでしょうか?

黒板とチョークの場合も同じです。
※音を連想した人がいたならごめんなさい。m(U_U)m

Q樹脂材料の曲げ弾性率について

先日、仕事の関係でプラスチックのスナップフィット
(プラスチック部品の一方と他方がパチンとはまる
爪形状です。プラモデルにもよくあると思います。)
の荷重計算をしようとしました。
その爪形状には大きなテーパがついており、
根元が太く先細だったので、
単純な梁の公式では計算できずに
excelマクロによる数値積分で
梁の曲げ微分方程式(d^2y/dx^2=-M/EI)を
解こうとしました。
-------------------------------------
一応できたので、早速荷重を計算して実測値と
照らし合わせてみようとしたのですが、
材料のヤング率(縦弾性係数)を知らないことに
気づきました。
同僚に聞いてみたところ、「曲げ弾性率」というのは
材料の仕様書に載っていると教えてくれました。
職場にある材料便覧を見ても「曲げ弾性率」は
載っていました。
この「曲げ弾性率」はヤング率(縦弾性係数)と
同じなのでしょうか。それとも違うのでしょうか。
もし違う場合、ヤング率(縦弾性係数)は
どのようにして調べるべきなのでしょうか。
似たような経験がある方がいましたら
お手数ですがご教示願います。

先日、仕事の関係でプラスチックのスナップフィット
(プラスチック部品の一方と他方がパチンとはまる
爪形状です。プラモデルにもよくあると思います。)
の荷重計算をしようとしました。
その爪形状には大きなテーパがついており、
根元が太く先細だったので、
単純な梁の公式では計算できずに
excelマクロによる数値積分で
梁の曲げ微分方程式(d^2y/dx^2=-M/EI)を
解こうとしました。
-------------------------------------
一応できたので、早速荷重を計算して実測値と
照らし合わせてみようとし...続きを読む

Aベストアンサー

結果から言うと,Eに曲げ弾性率を代入しても問題ないと思います.

引張弾性率と曲げ弾性率は測定方法が異なりますので,物性のもつ意味は違います.引張りの場合(丸棒を引っ張るようなケースです),材料内部はすべて引張応力になりますよね.

しかし,曲げの場合(板を曲げるようなケース)では,ふくらんでる面には引張応力,へこんでる面には圧縮応力がかかります.このため,例えば引張弾性率と圧縮弾性率が異なるような材料では,引張弾性率と曲げ弾性率は違ってきます.

また,少し専門的になりますが,曲げのかかる部材には,引張・圧縮応力の他に,せん断応力もかかっています.これらの効果が総合的に寄与してくるため,引張弾性率と曲げ弾性率は,「意味合いとしては」異なる物性値です.

しかし,ごく一般的なプラスチックであれば,引張弾性率と曲げ弾性率はほぼ同じ値になります.
下記などにデータが出ていますが,恐らくほぼ同等か,曲げ弾性率の方が10%程度低い値になっていると思います.
http://www.m-ep.co.jp/mep-j/tech/index.htm
http://www.mrc.co.jp/acrypet/04tech_01.html

カタログデータに曲げ試験が多い理由は,試験が簡単だからです.薄い平板の試験片が使えますからね(チューイングガムのような形状です).それに対し,引張試験では,試験片を「つかむ部分」の加工が難しく,やや複雑な形状になってしまいます.

というわけで,プラスチックの分野では,曲げ弾性率を測定して,これをEとして代用するケースが多いと思います.

ただし,圧縮やせん断弾性率が引張と極端に違う材料・・・たとえば,ガラス繊維で一方向強化したような異方性材料では,曲げ弾性率とヤング率は大きく異なります.

あと,蛇足になりますが・・・
曲げ弾性率=曲げ応力/曲げひずみ
とありますけど,前述の通り,曲げ応力や曲げひずみは一定値ではありませんので注意が必要ですね.材料内部で分布をもっています(ここが引張と違うところ).

通常は,曲げスパンL,破断荷重P,試験片幅b,厚さh,たわみxなどを用いて,
E=(P・L^3)/(4・b・h^3・x)
のような式で求めます.試験方法によっても式が違ってきますので,材料力学の教科書をお読み下さい.

結果から言うと,Eに曲げ弾性率を代入しても問題ないと思います.

引張弾性率と曲げ弾性率は測定方法が異なりますので,物性のもつ意味は違います.引張りの場合(丸棒を引っ張るようなケースです),材料内部はすべて引張応力になりますよね.

しかし,曲げの場合(板を曲げるようなケース)では,ふくらんでる面には引張応力,へこんでる面には圧縮応力がかかります.このため,例えば引張弾性率と圧縮弾性率が異なるような材料では,引張弾性率と曲げ弾性率は違ってきます.

また,少し専門的になりま...続きを読む

Q金属の摩擦係数について。

SSやSUS,アルミなどの摩擦係数のわかるサイト教えていただけませんか?
また、表面処理(メッキ、アルマイト)でどの程度変わるのかも知りたいのですが・・・。
宜しくお願いします。

Aベストアンサー

こんなのがありましたよ。

ご検討ください。

   ↓

参考URL:http://www.ibaraki-ct.ac.jp/techno/Seed/3S-07-01kanari.pdf

Q重心位置による物体の転倒しやすさ

重心の位置が高い物体は低い物体より、転倒しやすと思いますが、どれくらい違うのかニュートン(N)を使用して説明していただけませんか?

Aベストアンサー

>幅900mm奥行き600mm高さ1800mmの書庫で
>重心の位置が高さ900mmと1350mmの場合でいかがですか。
>加速度が例えば818ガルとします。

では、この条件で求めてみましょう。
まず、倒れる方向ですが、幅と奥行きのうち小さい方の
奥行きを考えます。

●抵抗モーメントMr
 抵抗モーメントは、抵抗幅の1/2に物体の重量を乗じて
 求めます。
 Mr=1/2×L×m×g
 ここに、
  L:奥行き(=0.600m)
  m:質量(kg)
  g:重力加速度(≒9.8m/sec2)
 これを代入すると、
 Mr=1/2×0.6×m×9.8
  =2.94×m
 となります(mは質量)

●回転モーメント M1・M2
 次に、それぞれの回転モーメントを求めましょう
 加速度は、818gal=8.18m/sec2
  M1=m×0.9×8.18=7.36×m
  M2=m×1.35×8.18=11.04×m
 (mは質量)
 M2の方が大きくなりますが、どちらも抵抗モーメントより
 大きいので、両方とも倒れてしまいますね。

 もっとも、重力加速度が980galですから、818gal水平加速度というのは
 すごい大きさです。天地が真横になったことに近いですからね。
 地震で言うと、阪神大震災並みです^^;

●耐えられる加速度を逆算
 逆に、どれぐらいの加速度まで耐えられるかを
 抵抗モーメントから逆算してみましょう。
  M1=m×0.9×α1>MR=2.94×m
  M2=m×1.35×α2>MR=2.94×m
 この不等式を解くと、
  α1>3.26m/sec2=326gal
  α2>2.18m/sec2=218gal

 というわけで、
  ・重心位置900mmは、326galまで耐えられる。
  ・重心位置1350mmは、218galまで耐えられる。
 ということになります。

***

 もっとも地震動は振幅を繰り返しますから、単純に
 地震の加速度と比較はできませんよ^^;

 また、質力の場合、抵抗モーメントも回転モーメントも
 質量に比例しますので、質量はなくても計算できます。

>幅900mm奥行き600mm高さ1800mmの書庫で
>重心の位置が高さ900mmと1350mmの場合でいかがですか。
>加速度が例えば818ガルとします。

では、この条件で求めてみましょう。
まず、倒れる方向ですが、幅と奥行きのうち小さい方の
奥行きを考えます。

●抵抗モーメントMr
 抵抗モーメントは、抵抗幅の1/2に物体の重量を乗じて
 求めます。
 Mr=1/2×L×m×g
 ここに、
  L:奥行き(=0.600m)
  m:質量(kg)
  g:重力加速度(≒9.8m/sec2)
 これを代入すると、
 Mr=1/2×0.6×m×9...続きを読む

Q比重の単位って?もうわけわからない・・・。

比重というのは、単位はなんなのでしょうか??
鉄の比重を7.85で計算すると考え、以下の疑問に答えてもらいたいのですが、
縦100mm・横100mm・厚さ6mmの鉄板の重さを計算したい場合、
100×100×6×7.85で計算すると、471000になります。
全部mに単位をそろえて計算すると、
0.1×0.1×0・006×7.85で、0.000471になります。

これで正確にkgの単位で答えを出したい場合、
0.1×0.1×6×7.85で、答えは0.471kgが正解ですよね?

・・・全く意味が解かりません。普通、単位は全部揃えて計算するものですよね??なぜ、この場合、厚さだけはmmの単位で、縦と横はmでの計算をするのでしょうか?

比重ってのは単位はどれに合わせてすればいいのでしょうか?

そして円筒の場合はどのように計算するのでしょうか?
まず、円の面積を求めて、それに長さを掛けるのですよね?
これは円の面積の単位はメートルにして、長さはミリで計算するのでしょうか??
わけわからない質問ですみません・・・。もうさっぱりわけがわからなくなってしまって・・。うんざりせずに、解かりやすく、教えてくださる方いましたらすみませんが教えて下さい・・。

比重というのは、単位はなんなのでしょうか??
鉄の比重を7.85で計算すると考え、以下の疑問に答えてもらいたいのですが、
縦100mm・横100mm・厚さ6mmの鉄板の重さを計算したい場合、
100×100×6×7.85で計算すると、471000になります。
全部mに単位をそろえて計算すると、
0.1×0.1×0・006×7.85で、0.000471になります。

これで正確にkgの単位で答えを出したい場合、
0.1×0.1×6×7.85で、答えは0.471kgが正解ですよね?

・・・全く意味が解かりません。普通、単位は全部揃えて計算するものですよね??...続きを読む

Aベストアンサー

#3番の方の説明が完璧なんですが、言葉の意味がわからないかもしれないので補足です

比重は「同じ体積の水と比べた場合の重量比」です
水の密度は1g/cm3なので、鉄の密度も7.85g/cm3になります
(密度=単位堆積あたりの重さ)
重さを求める時は「体積×密度(比重ではありません)」で求めます

おっしゃるとおり、計算をする時は単位をそろえる必要があります
100(mm)×100(mm)×6(mm)×7.85(g/cm3)ではmmとcmが混在しているので間違いです
長さの単位を全部cmに直して
10cm×10cm×0.6cm×7.85(g/cm3)=471g=0.471kg
と計算します(cmとgで計算しているのでCGS単位系と呼びます)

円筒の場合も同様に
体積×密度で求めます
円筒の体積=底面積(円の面積半径×半径×円周率)×高さ
です

比重=密度で計算するならば、水が1gになる体積1cm3を利用するために長さの単位をcmに直して計算してください
計算結果はgで出るのでこれをkgに直してください

最初からkgで出したい時は
水の密度=1000(kg/m3)
(水1m3の重さ=100cm×100cm×100cm×1g=1000000g=1000kg)
を利用して
目的の物質の密度=1000×比重(kg/m3)
でも計算できます
(このようにm kgを使って計算するのがSI単位系です)

0.1×0.1×6×7.85は#4の方がおっしゃるとおり
0.1×0.1×0.006×1000×7.85の0.006×1000だけ先に計算したのだと思います

#3番の方の説明が完璧なんですが、言葉の意味がわからないかもしれないので補足です

比重は「同じ体積の水と比べた場合の重量比」です
水の密度は1g/cm3なので、鉄の密度も7.85g/cm3になります
(密度=単位堆積あたりの重さ)
重さを求める時は「体積×密度(比重ではありません)」で求めます

おっしゃるとおり、計算をする時は単位をそろえる必要があります
100(mm)×100(mm)×6(mm)×7.85(g/cm3)ではmmとcmが混在しているので間違いです
長さの単位を全部cmに直して
10cm×10cm×0.6cm×7.85(g...続きを読む

QNをPaに単位換算できるのか?

大変困ってます。
皆さんのお力をお貸しください。

加重単位Nを圧力単位Paに変換できるのでしょうか?
もし出来るとしたらやり方を教えてください。
具体的には30Nは何Paかということです。
変換の過程も教えていただければ幸いです。

是非、ご回答、よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

 No.1さんがおおまかに答えておられますが、補足します。
 N(ニュートン)は力の単位です。対して、Pa(パスカル)は圧力の単位です。これらは次元が違うので、単独では変換はできません。
「30 Nは何Paか」
というのはナンセンスです。
 NとPaの関係は、
Pa = N/m^2
です。質問が、
「30 NをPaを使って表せ」
というのならば、
30 N = 30 Pa・m^2
となります。m^2(平方メートル)という単位が必要になります。物理量の間の関係、
圧力 = 力/面積
および、単位の間の関係
Pa = N/m^2
を整理して覚えてください。

Q鋼とゴムとの摩擦係数

機械構造用炭素鋼鋼管(STKM13A)と車のタイヤで使用されるようなゴムとの摩擦係数を教えて下さい。

近い値等でもOKです。
宜しくお願い致します。

Aベストアンサー

0.75ぐらいらしいですよ。
ネットで、調べましたか?

「ゴム 摩擦係数」で検索
http://www.keirinkan.com/kori/kori_physics/kori_physics_1_kaitei/contents/ph-1/2-bu/t2-2.htm


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