なぜ応力を求めるのかが理解できません。 外力を測るだけで良いのではないか？と思ってしまいます。 私は

なぜ応力を求めるのかが理解できません。
外力を測るだけで良いのではないか？と思ってしまいます。
私は「このくらい応力が加わったから壊れた」「どのくらい応力が加わったら壊れるのか」などを知るために応力を求めるんだ。と解釈しております。
でもそれだったら、「このくらい外力を加えたら壊れた」「どのくらい外力を加えたら壊れるのか」で良くないですか？わざわざ計算しなくても良いんじゃないかと思ってしまいます。
それでも応力が計算されているのは何か他に理由があり、私の中で何か間違った解釈をしているんだと思います。
愚かな質問だと分かっているのですが、答えを教えていただきたいです。

質問者からの補足コメント

• 「内部に加わった力がどのくらいあるかが見たい」だったら求める理由に納得なのですが、シンプルに理由が「どのくらいで壊れるか」だったら外力を測るだけで良いと思ってしまいました。
  でも1番目の理由だったとしてもそれがなんのためになるかが疑問です

    補足日時：2024/05/13 18:17

• 言葉足らずですみません。外力って計算しなくても分かる物なんでしょうかね？計算しなければいけない応力よりも外力の方が良くないですか？応力も結局実験をしてどのくらいで壊れるか分かった物なら、外力も実験すればいいのではないか？と思います。角度など力の加え方によって壊れる程度があるのも分かっています。

    補足日時：2024/05/13 18:50

• 「なぜ力の計算をするのか」ではなく、「なぜ外力を使わず応力を計算するのか」が知りたいです。

    補足日時：2024/05/13 18:52

No.6 ベストアンサー 回答者： han-ka-2 回答日時： 2024/05/13 19:10

では，例えば 1 ton の外力で切れるケーブルがあったとします。

これを二本直列につないだら，何トンの外力まで耐えられますか。当然 1 ton ですね。じゃ，二本を並列につないだら？　当然 2 ton まで耐えられますね。同じ材料の同じ長さのケーブルを使ったのに，配置によって耐えられる外力が異なります。どうやって設計しますか？　詳細は省略しますが，このケーブルの抵抗強度を応力で定義しておいて，その応力で切れるという条件で設計しておくと，いつも同じ 1 ton で切れるという条件だけで設計できます。だから構造物や機械部品（いわゆる構造材）の設計では応力を使うわけです。
　例えば上に載せる外力だけで柱を設計しようとしたとき，１本が R ニュートンという外力に抵抗できるなら，載せる外力を R で割れば本数が設計できます。こういう設計ができるのは，１本あたりの強度（ここでは R）が規定されているからです。簡単のために柱にしましたが，これが梁だったり平板だったり，あるいはブロックだったりしたとき，単純に作用する外力だけでその寸法をどうやって設計しますか？

この回答へのお礼

うわああなんか分かった気がします！なんか分かった気がするのに言葉にできない！悔しい！でもなんかイメージできそうな気がする！なんかすっごくしっくりきました！語彙力がなくてすみません！ご回答ありがとうございます！

お礼日時：2024/05/13 19:45

No.9 回答者： e12mv2 回答日時： 2024/05/13 20:40

応力のもっとも簡単な例は風車。

小学校で習う（力）×（軸からの長さ）のあれ。

羽根に同じ秒速１０メートルの鉄球が当たっても、根元に当たるのと先っぽに当たるのでは羽根が受ける衝撃は相当に違う。

この回答へのお礼

そうなんですね。ありがとうございました。

お礼日時：2024/05/13 20:50

No.8 回答者： kanta2006 回答日時： 2024/05/13 19:51

物体に加わる力は外力だけではない。

外力に対する応力ももちろんあるけど、それだけではない。

例えば「熱応力」がある。
物質は温度変化によって伸び縮みするけど、この膨張率は物質によって異なる。
異なる材質の物体が接合されていて、そこに熱が加われば、膨張率の差による力が加わって物体が歪む。
これだって応力である。

この回答へのお礼

そうなんですね。ご意見ありがとうございました。

お礼日時：2024/05/13 20:51

No.7 回答者： chiha2525 回答日時： 2024/05/13 19:46

外力によって、壊れたところにどれくらいの力が掛かったのか分からないから。

あるいは、壊れたところがどれくらいの力で壊れたのか（耐えたのか）。そこから逆算してどのくらいのものを作れば、想定される外力でこわれることがないのか。

って書いて忘れていた。テコの原理とか知らないのでしょ？ｗ　だから分からないのですｗ

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。いやいや、確かに私は無知ですけどテコの原理ぐらい知ってますよ笑
逆算のためにあるんですね。どっちの数値も用意されていると言う前提で解釈していました。ありがとうございます。

お礼日時：2024/05/13 20:57

No.5 回答者： mimazoku_3 回答日時： 2024/05/13 18:33

私は、「クラック」と「疲労」が関係すると思います。

熱が加われば「ヒートサイクルストレス」も関係あると思います。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。なんかむずそうな言葉が出てきたのでちゃんと勉強しときます！

お礼日時：2024/05/13 18:43

No.4 回答者： ssawatake 回答日時： 2024/05/13 18:29

>>必須な理由がちょっと知りたいです

例えばね・・・、同じ大きさの鉄とゴムの円柱。
上下方向に同じ力を掛けた時、横に膨らむのはドッチ？

この回答へのお礼

物によってちがうよ〜って事ですかね。違ったらごめんなさい。二度も質問に答えてくださりありがとうございました。

お礼日時：2024/05/13 18:39

No.3 回答者： ssawatake 回答日時： 2024/05/13 18:18

>>なぜ力を計算するのでしょうか？どのくらい壊れてしまうかが知りたいと言うのが理由なのでしょうか？

実社会での構造計算に必須です。
建物、橋、高速道路など全て構造計算します。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。必須な理由がちょっと知りたいです><
そう言う決まり！…なら仕方ないですがやはりモヤモヤします

お礼日時：2024/05/13 18:24

No.2 回答者： ユイスマン 回答日時： 2024/05/13 18:10

外部の力は作用ですね。

外部の力に反発するのが応力、反作用です。外部の力で壊れたことは分りますがどうして壊れたか知る為に内側でどんな力が働いて居るか知らなければならない。そこで応力という内側の力を考える必要があります。

応力は建築、機械など構造物を設計する場合に必須となります。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。「どのくらいで壊れるか」ではなく、「壊れた原因を突き止める」が、この計算の存在理由だったんですね！ややこしい勘違いが解けました。ありがとうございます。

お礼日時：2024/05/13 18:20

No.1 回答者： ssawatake 回答日時： 2024/05/13 17:54

力学の作用・反作用の法則で、もし物体が移動しなければ反力（反作用）

の力が加わり、つり合います。

もし、物体が消しゴムのように変形するのなら、作用・反作用で生じたものに対して内力を考え、この内力を「応力」といいます。

外力の方向と逆方向の反力(反作用)だけなら応力は考える必要は有りませんが、別方向の応力は発生するので、応力を考える方が良いのです。

例えば円柱のコンクリートを上下方向に圧縮すると、横方向に引張応力(外力と90度で外に向う力)が掛るので、横に膨らもうとする力によって縦割れを起こしてしまいます。

外力だけだと、こういう事が計算出来ないのです。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。外力だけではない同時に発生する力が出てきてしまうのはわかりました。なかなか複雑で難しいですね…
疑問なのですが、なぜ力を計算するのでしょうか？どのくらい壊れてしまうかが知りたいと言うのが理由なのでしょうか？それとも単純に力が知りたい、別の理由があるのでしょうか？

お礼日時：2024/05/13 18:14