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どうして振動を表すのは、振動加速度なんですか??どうして加速度なのかがわかりません。

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A 回答 (6件)

立っているあなたの体(質量m)を力Fで押すと、あなたは押されたほうに動きます。

この繰り返しが振動です。これは静止していた体(速度0)が動く、つまり速度が変わるということです。速度の変化が加速度ですから、加速度aが発生したということになります。運動の法則F=maから加速度はa=F/mとなります。これから振動の大きさをを表すのに加速度が使われます。 
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2重投稿していますね。

後ろの方に回答してから気づいたのですが、どちらかが消されると思いますので追加・修正して回答しておきます。

まず、質問にある振動加速度ではなく振動加速度レベルではないでしょうか?

それなら答えは簡単です。
計量法や振動規制法という法律では、振動を加速度レベルに人間の感覚補正をかけた振動レベルで表示することと定めています。振動加速度レベルのことをいっているのなら法律で決まっているからです。


振動を測定する方法は原理的には振り子の動きを記録します。このとき変位・速度・加速度を計測することが考えられます。
実は同じ原理から、速度も加速度も変位も計測できるのです。ただし、計測しやすい周波数帯域があって変位は低周波(長周期)、加速度は高周波(短周期)、速度はその間となっています。
http://www.k-net.bosai.go.jp/k-net/gk/publicatio …

ちなみに地震計だけでもいろいろなものが考案されています。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9C%B0%E9%9C%87% …

長周期をはかるには大きな振り子が必要ですので、変位計は小型化が難しいのであまり利用されていませんが、1990年代半ばまでは、気象庁は変位計による計測も行っていました(東京大学地震研究所や建設省建築研究所は加速度による地震計を開発していましたが気象庁は当初変位による地震計を開発していました)。

これに対して耐震工学の分野では、特に、建築耐震設計では力は加速度と質量の積で表されることから、建築基準法の旧耐震基準といわれる設計法の震度法では、地震加速度を外力として定義して、耐震設計に取り入れていました。
このため、耐震工学の分野では加速度による計測が中心です。

おそらく最近の気象庁が加速度計測をするのも耐震工学とデータを共有化することが防災上利点があるからではないかと思います。
でも地震学の分野では加速時計では計測できない長周期が重要なポイントであることから変位による計測も行っています。確か冷戦時代にソ連の核実験を監視するためにアメリカが行っていた地震観測も変位だったように思います。

ちなみに私は建築出身ですが、地震は加速度計(地震計)で計測することが多く、建築の振動測定には速度計(ムービングコイル式)による速度計測またはそれを積分した変位による計測を行うことが多かったです(これは建物の振動周波数には加速度で計測しづらい低周波が重要だったため)。
なお環境振動の分野では、法律に基づく測定ならJISに従った振動計、人間の感覚への評価なら変位を用いて行っていました(建物の周波数帯域だともっと引用されているマイスターという人の研究が変位による研究だったため)。


つまり計測は加速度以外の方法でも計測されており、目的(主に対象周波数)によって計測方法は異なり、加速度と決まっているのは法律上の問題だけです。


冒頭の話に戻しますが、振動規制法上は加速度なのかという話をしましょう。
法律を作っている当時は速度計測と加速度計測の2つを比較していました。
法律で振動の測定方法を定めることになったのは、公害つまり振動の人間への影響を定量化し、規制をかけるためです。
人間の感覚に影響しやすい周波数帯域では変位計測は難しく、その範囲を計測できる速度計と加速度計を比較していたのです。両者を比べると、加速時計が小型化しやすく、また加速度が人間の感覚と比較的対応がよいためと、耐震の分野では既に加速度計測が主流になっていたことなどから加速度の方が採用されたと思われます。

以上まとめると、加速度を計測するには、以下のような理由が挙げられます。
・耐震工学上加速度による計測は地震力の算定に便利、建築基準法の耐震設計にも取り入れられていた
・加速度は人間の感覚と対応がよく、人間への影響を把握しやすい
・振動規制法や計量法では加速度計測をすることになっており、振動計の仕様がJISで定められており、それが加速度計である
・センサーが小型化できいろいろな分野での利用ができる
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>振動は加速度だけでなく、速度で表記することもあり、位置(距離、座標)で表記することもありますよ。

(#2さんより)

 これは本当です。

>ちょっと意表をつかれる質問です。「振動を表すのが加速度である」という場面に余りお目にかからないからです。(#3さんより)

 私は逆に、振動といえば加速度という世界にいました。それは地震計です。実用的には、振動を測るセンサーは加速度を測るしかありません。
 振動を速度で測るとしたら、まさにスピードガンみたいな仕掛けが必要になります。変位であれば、ビデオです。どこに設置されるかわからないセンサーには、実用的にそれらを載む事は不可能です。
 加速度だけが、そのような仕掛けを用いずに測れる、ただ一つの物理量です。
 昔も今も加速度計は、内部のウェイトに働く慣性加速度を測っています。速度型振動計は必ず加速度計を内蔵し、積分回路を使って、加速度を速度に直して出力します。変位型振動計は、もう一回積分して対処します。
 そういう訳で、全ての分野でそうだとは言いませんが、振動を加速度で語る事は基本だと思っています。
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> どうして振動を表すのは、振動加速度なんですか?



 ちょっと意表をつかれる質問です。「振動を表すのが加速度である」という場面に余りお目にかからないからです。

 単振動に限定して話をしますと、「単振動の様子」を表すには、普通変位(物体の位置)がどうなるか、ということに注目して、

x=sinωt

のような式が使われます。いきなり加速度が最初に出ることはあまりないと思います。

 ただし、運動の原因から考えるときは加速度がまず出てきます。運動方程式は「力によって加速度を生じる」というものだからです。ある力が働くと物体はどのように動くか、と考えれば、力がわかれば運動の様子がわかる、というのが力学の基本です。

 単振動であれば、ばねなどのように「中心からの距離に比例した復元力」が働くとき、

 F=ma=-kx → a=-(k/m)x

 という加速度になります。このような加速度によって物体がどうなるか、という話になり、その結果、xは sinωt のような形で表される振動になる、というのが話の順序だとおもいます。
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こんばんは。



振動は加速度だけでなく、速度で表記することもあり、位置(距離、座標)で表記することもありますよ。

おそらく、何かの式を見て、その質問をされているのですよね?
具体的に示していただければ、さらに解説できるかもしれませんよ。
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例えば、バネにおもりをぶら下げて振動させた場合を考えましょう。



おもりは上下に振動します。
さて、おもりの速度は一定かというと、そうではありません。
バネが伸びきったところと縮みきったところでおもりは静止し、
次の瞬間にはそれまでと逆の方向に動きはじめます。
このようにおもりは常にその速度を変化させながら運動します。

すなわち、加速度がはたらいているのです。
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