大学3年生です。工業高校の教員免許をとろうとしています。
専門は土木です。ちなみにわたしは女です。
今度、「土木構造物と力」の「モーメント」について大学で模擬授業するのですが、わたしは普通高校出身なので、どんな授業かわかりません。
工業高校(特に土木)関係の方教えてください。
教育実習は6月10日~なのでそれまでに土木の各分野についても知りたいので、ほかのこと(工業高校の雰囲気とか)でも結構です。

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A 回答 (1件)

私は建築学科出身のものですが、モーメントは説明がむずかしいですね・・・。

仕事で建築から離れてしまっているので上手く説明できないと思いますが、お困りのようなので参考程度にお話します。

構造計算について(建築の場合)
1)まず利用する材料それぞれに耐荷重の値が決まっています。これは材料一覧表のようなもので調べることができます。1平方センチメートルあたり、その材料でどれだけの荷重を支えることができるか・・・というような感じです。
2)それから、構造物の用途によって(土木なら橋であるとか国道、県道とかそんな感じで変わるのではないかな?)だいたい、これくらいの荷重がかかるのではないかという予想値も一覧表になっています。これには構造物自体の重さ、常に載っている付属品などの固定物と、車や人などの可動物大きく二つがありますね。
3)全部の荷重を拾い出したら、あとはその荷重がかかっても耐えられるくらいの材料を予想して、実際に構造計算を行ないます。これは材料の組方(柱と梁をどのようにつなぐか?など)により計算方法が決まっています。
4)実際にどれくらいの荷重がかかるか計算してみて、手順1)で説明した表の値を超えていれば駄目なので、同じ材料で太いものに変えたり、頑丈な材料に変えてみて再計算・・・
概要としては、こんな感じです。

モーメントについてですが、これは支点(柱と梁の接合部など)から力点(実際に力がかかる場所)までの距離に掛かる力を乗じた値です。簡単な計算なら「力×距離」になります。どんな値か・・・というと、私もぼんやりとしかわかりませんが、例えるとシーソーに人が乗るとシーソーは傾きますね?その時に中央の支えている部分は上下にクルッと動きます。つまり支えている部分(支点)には回転力が加わるわけです。実際の構造物の支点はブラブラしていませんが、同じような原理で回転力が加わるわけです。この回転力をモーメントという言葉で表しています。計算方法はどのような力のかかりかたをするかによって変わってしまうので、公式のような表があります。

最後に、工業系の学校の雰囲気ですが、私は高専出身なので多少は高校と違うかもしれませんが、かなり柄が悪いです。(なんか不安になるようなことを言ってごめんなさい)最初は恐いかもしれませんが、付き合ってみれば根はよい子が多いです。教室でエロ本読んでたりするのも普通だし、休み時間には下ネタが飛び交います。ほとんどが男子クラスのようなものなので仕方ないですが、恥ずかしがらずに馬鹿にする程度で付き合わなければ、からかわれてしまうかもしれませんね。頑張ってください!
あらかじめ、男友達から高校生の時の気持ちなどを聞いておくと参考になるかもしれません。

この回答への補足

わたしはモーメントについては理解してるんですけど・・・。
どういうふうに教えればいいかがわからないのですが。
学習指導要領を見たら、「専門的にあまり深入りしないこと」とあったので。
工業高校では、どの辺までをどのように教えればいいのか知りたいのですが。

補足日時:2001/11/01 14:57
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現在物体の慣性モーメントを求めようとしています.

そこで疑問が生じたので質問します.

材料力学では断面二次モーメント=慣性モーメント
となっています.

ですが慣性モーメントって∫r^2 dmですよね?

次元が全く違うしなぜ慣性モーメントなんでしょうか?

また慣性モーメントと断面二次モーメントの関係があれば教えてください

よろしくお願いします.

Aベストアンサー

そうですね。#3の説明は,理解するには良い方法と思いますが,厳密に言うと違います。

慣性モーメントの定義を分かりやすく簡単に説明すると,慣性力は物体が現在の状態を維持しようとする力,つまり,物体の運動や変形に抵抗する力の事です。モーメントというのは回転に関する運動率,つまり,回転に関する係数です。合わせて,回転に対する抵抗係数が慣性モーメントです。

係数ですから次元に関係はありません。と言うよりも,適用される状況によって異なった次元を持ってもかまわないと言うことです。

そこで,慣性モーメントとは,動力学では,回転運動に対する抵抗係数で,静力学では,回転変形(曲げ変形)に対する抵抗係数です。

J=∫r^2 dmやI=∫r^2 dAという算定式は,一般的に解釈すれば,「慣性モーメントは,物体が物体の任意の軸に関して,物体内の微小部分と軸から微小部分までの距離の2乗との積を全物体について合算した値である」と定義できると思います。
質量慣性モーメントの場合,この微小部分が微小質量であり,断面2次モーメントの場合微小部分が微小断面積になります。

そこで,
>「材料力学では」断面二次モーメント=慣性モーメント
という定義がされているものと思いますが,ここでは,「材料力学では」と言う条件が重要な部分だと思います。

でも,こんな説明をしている書籍を見たことはありません。断定的な説明をしていますが,私の理解している内容を文章にしただけですので,ほぼ合っていると思いますが,多少の違いがあるかもしれません。他の専門家の意見も聞いて頂くと良いと思います。

そうですね。#3の説明は,理解するには良い方法と思いますが,厳密に言うと違います。

慣性モーメントの定義を分かりやすく簡単に説明すると,慣性力は物体が現在の状態を維持しようとする力,つまり,物体の運動や変形に抵抗する力の事です。モーメントというのは回転に関する運動率,つまり,回転に関する係数です。合わせて,回転に対する抵抗係数が慣性モーメントです。

係数ですから次元に関係はありません。と言うよりも,適用される状況によって異なった次元を持ってもかまわないと言うことです。
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Q断面二次モーメント慣性モーメントの実用性

 断面二次モーメントと慣性モーメントの公式や導出は分かるのですが、存在概念がよく分かりません。
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 あと断面二次モーメントと慣性モーメントの使い分けもいまいち分からないので、簡単に教えていただけるとうれしいです。素人質問で申し訳ありませんが教えてください。

Aベストアンサー

建築や機械の構造材、軸などの強度設計になくてはならない概念です。具体的な意味や使い方は、質問題名をキーワードにして検索すれば、詳しい説明をするサイトが、たくさん見つかります。

Q右回りのモーメントも求めよ。 左回りのモーメントを求めよ。 この2つの違いがわかりません。 結局答え

右回りのモーメントも求めよ。
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この2つの違いがわかりません。
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>>>
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 力のモーメントの大きさは、力の大きさ F と、「力の作用点」(回転の円周接線方向に力が働く点)と回転の中心との距離 d の積 Fd で表されます。つまり、

  力のモーメント = (回転中心から力の作用点までの距離) × (作用点で回転の円周接線方向に働く力の大きさ)

というこです。

 ご質問の内容の場合、

(1)では
 ・(回転中心から力の作用点までの距離) = h
 ・(作用点で回転の円周接線方向に働く力の大きさ) = F
です。

これが(2)では
 ・(回転中心から力の作用点までの距離) = L (←紛らわしので大文字で書きます)
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というこです。

 ご質問の内容の場合、

(1)では
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Aベストアンサー

こんにちわ

結論から言えば、高さも考慮されています。

> 1/2Mg×a―1/4Mg×a/2-mga = 0
この式だと分かりにくいですね。

第二項の
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を細かく書くと
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ここを仮に X とおきます。
そこから 重さ 1/4M の重りがぶら下がっていると見なします。
モーメントの計算ですから、
支点から X への直線に対して、垂直方向に
どれくらい力がかかるか計算します。
省略しますが、計算すると1/4Mg×(1/√5)になります。
その結果

(√5/2)a × 1/4Mg × (1/√5) = 1/4Mg×a/2 = 1/8Mga
となります。

重りの部分も同様に
支点からの距離が √2a
支点から力点への直線に垂直な方向にかかる重りによる力は
1/√2mg
となり
√2a × 1/√2mg = mga となります。


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