仕事(建築)がら土質の性状について検討する機会が良くあります。地盤の種別に「砂」と「粘土」とあります。一般に粒度(つぶ)の粗いものが「砂」で細かいものが「粘土」と区分されていると思うのですが、大きな違いは「粘着力」の有無です。
 なぜ、「粘着力」は「砂」には無くて「粘土」には有るのでしょう?粒度の違いではない理由なんでしょうか。よろしくお願いします。
 (この質問は「物理」で良いのでしょうか?)

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A 回答 (3件)

粘着力の源は、粘土中に含まれる鉱物質の膨潤作用に依るのではと思われます。


土粒子を包み込んで、固める糊の役目をするのですね。
砂は、粒子だけで構成されますから、粘着力は発生しません。
結局鉱物質に含まれる水が大きく作用していると思います。
土質実験で土と水についてはいろいろやりますが、普通の生活の中での例えでは、瓶の中に詰めた粘土と砂にそれぞれ棒を突き立てますと、砂の方は摩擦力で瓶を持ち上げますが、粘土の方は、粘着力で持ち上げます。
ですから砂は滑りませんが、粘土では滑ります。
ここで、粘土をどんどん乾かしていくと、ぼろぼろの土になった粘土では、瓶を持ち上げることは難しいですね。
これは、力が内部摩擦角の作用だけに限られてくるからです。
ですから、粘土の場合は、水と鉱物質による膨潤作用だと言えると思います。
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この回答へのお礼

本格的な解説ありがとうございます。「膨潤作用」という言葉ははじめて聞きましたが、わかりやすい説明で素人の私にも理解出来ました。本当にありがとうございました。ただ、ひとつだけ気になるのは"myeyesonly"さんも"hiro1001"さんも「一般人」ではなく充分「専門家」ではないのかしらん?
皆さん、本当にありがとうございました。

お礼日時:2001/06/05 14:34

それは多分「カオリナイト」という成分ではないでしょうか。



この物質は分子内に水を含み、水分を吸収しやすい性質があります。

ですから、単純に花崗岩や玄武岩、安山岩などのマグマが固まってできた岩石が粉になったというわけではなく、これらの火成岩が粉になっても、あの独特の粘りけはでません。

簡単に例えるとすると、ベビーパウダーを水で練った場合と、小麦粉を水で練った場合を比べると判りやすいかもしれません。

カオリナイトは、岩石がマグマの高温と水が作用してできる熱水鉱床という場所で作られる成分で単純に岩が粉になったわけじゃないです。

参考URL:http://www5a.biglobe.ne.jp/~tomoro/seiin.html
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この回答へのお礼

お礼が遅くなってスミマセン。てっきり砂の細かいのが粘土だと思ってました。
正直意外な答えでビックリです。「カオリナイト」ってなんかかわいい名前ですね。URL楽しく拝見させていただきました。ありがとうございました。

お礼日時:2001/06/05 14:20

「インフォシ-ク版 大辞林」(参考 URL)によりますと,



【砂】
細かい岩片や各種鉱物粒で、直径2ミリメートル未満、一六分の1ミリメートル以上のもの。または、それらの集合体。まさご。いさご。すなご。

【粘土】
岩石・鉱物が風化分解、あるいは変成作用によってできた、きわめて微細な粒子の集合体。粒径0.0039ミリメートル未満のもの。湿っていると吸着性・可塑(かそ)性・粘性をもち、赤熱すると固結する。陶器・耐火物・瓦・セメントなどの原料となる。

とあります。

これから考えると,両者の違い(特に「粘着力」に関係する違い)は,粒の大きさと同時に「湿っているかどうか」,つまり水分の存在,にあると思います。


後は専門家の方にお任せします。

参考URL:http://jiten.infoseek.co.jp/Kokugo?pg=jiten_ktop …
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この回答へのお礼

早速のアドバイスありがとうございます。湿ってない粘土なんて考えてみたことも有りませんでした。専門家の方からのご意見をいっしょに見守っていてください。
よろしくお願いします。

お礼日時:2001/06/01 12:09

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Q「マクロな場の力」と「ミクロな場の力」

過去の質問で
「よく原子内部ではクーロン力だけを考え、重力を考えないのはなぜか?」
というものがあり、その回答として
「原子と電子の質量が非常に小さいから重力は無視できる。」
と挙げられていたのですが、なにか腑に落ちません。

ミクロな場ではニュートン力学ではなくて、量子力学に従うのに、単純に重力は働くが小さいから無視できる!と言っていいものか?
そもそもミクロな場に重力は定義していいのか?
など疑問が残ります。

最近、量子力学やら相対論を学びはじめて、場による物の振る舞いの違いや重力とかがよく分からなくなってきて困惑しています。

自分でも何が分からないかが、分からない状況で、抽象的な質問になっていますので、主に上記のような話題に対する皆さんの考えを希望します。
回答お待ちしています。

Aベストアンサー

>「原子と電子の質量が非常に小さいから重力は無視できる。」
と挙げられていたのですが、なにか腑に落ちません。
>そもそもミクロな場に重力は定義していいのか?

このサイトに質量mの質点が重力mgを受けて鉛直線上を運動し、x = 0 で壁と弾性衝突する問題が量子力学で扱われています。一度ご覧ください。古典力学ではボールを床に落として弾性衝突するという問題ですね。古典論と比較検討されると量子力学の奇妙な面が分かると思います。

http://physics.s.chiba-u.ac.jp/~kurasawa/qm_a.pdf

>最近、量子力学やら相対論を学びはじめて、場による物の振る舞いの違いや重力とかがよく分からなくなってきて困惑しています

場を取り扱うのは場の量子論といわれていますね。重力場を取り扱うにはこれを量子化(重力場の量子化)しなければなりませんが、この理論は大変に難しく未だに確立されていない状況のようです。
ということで、まぁ、暫くは
>「原子と電子の質量が非常に小さいから重力は無視できる。」
を飲まれて一通り量子力学を勉強し、それから重力場の取り込みを考えていかれるのも一策かと思いますが(←余計なアドバイス)。

参考URL:http://physics.s.chiba-u.ac.jp/~kurasawa/qm_a.pdf

>「原子と電子の質量が非常に小さいから重力は無視できる。」
と挙げられていたのですが、なにか腑に落ちません。
>そもそもミクロな場に重力は定義していいのか?

このサイトに質量mの質点が重力mgを受けて鉛直線上を運動し、x = 0 で壁と弾性衝突する問題が量子力学で扱われています。一度ご覧ください。古典力学ではボールを床に落として弾性衝突するという問題ですね。古典論と比較検討されると量子力学の奇妙な面が分かると思います。

http://physics.s.chiba-u.ac.jp/~kurasawa/qm_a.pdf

>最...続きを読む

Q「強い力波」と「弱い力波」

先日、重力波が観測されて、ニュースになりましたが、「強い力波」と「弱い力波」は存在しないのでしょうか?

もしかして誰も気が付かなったのでは?

私は、ここに「強い力波」と「弱い力波」が存在することを予言します。

これで100年後に、「強い力波」と「弱い力波」が観測されて、予言した私は、有名になるでしょう!か???

Aベストアンサー

>>でも、マクスウエル方程式や一般相対論を真似て、予言されていても、不思議ではないような気もします。


では存在するかわからないものを単に予言したと宣言しただけということでいいでしょうか?

理論的裏付けのない予言は、現代では一般に認められません。
ヒッグス粒子の論文は短い期間にいくつもの同様な論文が出され、結局名前を冠したヒッグス自身は2番煎じの論文でしたが、ノーベル賞をもらっています。

何故そうなのか?物理学上は、具体的に論理的に説明して初めて予言となります。

Q「強い力」は引力で「弱い力」は斥力ですか?

基本相互作用(自然界の四つの力)についての質問です。
とは言っても物理は高卒程度なので、表面的に分かり易い大雑把な回答をお願いします。

基本相互作用中、重力には引力のみ、電磁力には引力と斥力がありますね。
『強い力は核子を結合させている』との記述がありましたので、引力と思われます。
『弱い力はβ崩壊に関わる』との記述がありましたので、斥力と思われます。

Wikipediaやらその他のサイトをググってみても、強い力と弱い力について、はっきりと『引力だ!』『斥力だ!』と書かれていなかったので質問を挙げました。

自分の考え方で合っているなら『合っている』だけで構いません。
間違っているなら極表面的な解説をお願いします。
なにせWikipediaの解説ですら難解に感じているほどなので、「簡単に説明するのは難しいのでしない」でも結構です。

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

 引力か斥力かを、ざっくり言えば、弱い力も強い力も一種の引力だと言えます。なぜなら、どちらもプラスの電荷の陽子と電気的に中性の中性子が集まってできている原子核が、どうして電気的な反発力(中性子はともかく、陽子は電気的にプラスで反発)があるのに、壊れずに安定して存在しているかを説明する力ですから。

 重力や電磁気力だと、遠隔作用説的には、二つの物体の間に「力」が働くと説明しますし、近接作用的には、ある物体の周りの空間が歪み、そこに別の物体を多くと、その別の物体が力を受ける、というような説明をします。

 弱い力と強い力は、普通はそういう説明をしません。原子核内部のことですから、以降、物体ではなく素粒子という言葉を使います。また、重力は電磁気力よりはるかに弱いので、無視します。

 原子核では、陽子同士が反発します。でもなぜ壊れないか、ということを説明するには、「陽子や中性子が何か素粒子を交換している関係があるために安定する」ということがいえればOKだと分かっていました。これを「交換力」といいます。

 つまり、電磁気力のような二つの電荷の「間」に働く「力」とか、電磁気的に「空間が歪む」とか、そういう発想と根本的に異なるわけです。
 素粒子同士が互いに素粒子を受渡しする関係があるから離れられない、なぜならそのほうが安定する、つまりエネルギーが低い状態になっている、ということです。

 水は水路さえあれば、高い所から低い所に流れて行きます。逆は自然には起こりません。高い所に移そうとすれば「エネルギー」を使って、ポンプなりなんなりでくみ上げなければなりません。
 おおざっぱな言い方ですが、物理現象はすべて、エネルギーの低いほうへ移るのが自然の成り行きです。言葉を変えれば、エネルギー準位(高さの度合い)の低いほうが安定するわけです。不安定な状態は壊れて、安定な状態に落ち着くのが自然の成り行き、とも言えるでしょうか。

 弱い力と強い力に戻りまして。中性子は不安定な素粒子だということが分かっていました。ベータ崩壊、つまり電子を出し、同時に反ニュートリノという素粒子を放出して陽子になってしまうのです。このとき、そばに陽子があると、その電子と反ニュートリノを吸収して中性子に変化します。
 そこで、原子核内部では陽子と中性子が電子と反ニュートリノの交換をしていて、その交換関係の交換力のために、原子核は電磁気的な斥力に打ち勝って安定しているのではないか、と考えられました。

 しかし、その交換関係の交換力では、電磁気力に勝てないことが分かりました。

 そこで、湯川博士は未知の「中間子」というものがあって、それを陽子や中性子が交換する交換力がある、という仮説を提唱しました。他の物理学者は、その仮説には冷やかでしたが、宇宙からの放射線の中に、確かに中間子と考えられる素粒子が観測され、さらに実験などで検証されて、中間子の実在が証明されました。
 そうしてようやく湯川博士の仮説が認められ、陽子同士が中間子を交換する交換力により原子核が安定しているとなりました。これが「強い力」です。これのおかげで、湯川博士はノーベル物理学賞を受賞しています。

 その後、研究が進み、中間子以外にも「強い力」があることが分かってきたので、中間子による強い力は、核力と名付けられて区別されています。

 以上のように、弱い力も強い力も原子核を構成する陽子や中間子を結びつける力ですので、一種の引力とも言えますが、そのメカニズムが違うので交換力と呼ぶのが普通です。ですので、引力(とか斥力)という言葉で説明することが、あまりないのだと思います。

 引力か斥力かを、ざっくり言えば、弱い力も強い力も一種の引力だと言えます。なぜなら、どちらもプラスの電荷の陽子と電気的に中性の中性子が集まってできている原子核が、どうして電気的な反発力(中性子はともかく、陽子は電気的にプラスで反発)があるのに、壊れずに安定して存在しているかを説明する力ですから。

 重力や電磁気力だと、遠隔作用説的には、二つの物体の間に「力」が働くと説明しますし、近接作用的には、ある物体の周りの空間が歪み、そこに別の物体を多くと、その別の物体が力を受ける、...続きを読む

Q「kg」「kgf」「N」「g/mm」「μ」「ε」

初歩的な質問ですみません。
「kg」「kgf」「N」「g/mm」「μ」「ε」
これら単位(?)の事を教えてください。
又、参考になるサイト等ありましたら教えてください。

Aベストアンサー



参考URL:http://www2.tokai.or.jp/hiramatu/onyak/tani.htm

Qプレーキを踏んだときタイヤにかかる摩擦力の種類は「すべり摩擦」「転がり摩擦」?

高校物理(物理IA)で
「自動車のプレーキを踏んだとき、はじめはタイヤにグリップ力が
残っていたが、さらに強くプレーキを踏むとタイヤがロックして
しまった。前者と後者の摩擦力の種類を答えよ」との趣旨の問題が
ありました。後者の解答は「すべり摩擦で運動摩擦」でよいと
思うのですが、前者のよい解答が思いつきません。摩擦力の種類には

(a)運動の様態による分類
すべり摩擦 or 転がり摩擦
(b)相対速度の有無による分類
静止摩擦 or 運動摩擦

が考えられると思うのですが、この(a)(b)の分類を単純にあてはめると、
前者のケースでは、運動の様態から言えば「転がり摩擦」。
相対速度の有無から言えば「運動摩擦」。というわけで解答は
「転がり摩擦で運動摩擦」となってしまいます。
しかし「転がり摩擦はすべり摩擦の動摩擦よりもずっと小さい」という
一般的な経験的事実と異なってしまいます。
そもそも「転がり摩擦」に静止摩擦と運動摩擦の分類があるのかどうかも
自分にはよく解りません。詳しい方のアドバイスをお願いします。
よろしくお願いします。

高校物理(物理IA)で
「自動車のプレーキを踏んだとき、はじめはタイヤにグリップ力が
残っていたが、さらに強くプレーキを踏むとタイヤがロックして
しまった。前者と後者の摩擦力の種類を答えよ」との趣旨の問題が
ありました。後者の解答は「すべり摩擦で運動摩擦」でよいと
思うのですが、前者のよい解答が思いつきません。摩擦力の種類には

(a)運動の様態による分類
すべり摩擦 or 転がり摩擦
(b)相対速度の有無による分類
静止摩擦 or 運動摩擦

が考えられると思うのですが、この(a)(b...続きを読む

Aベストアンサー

ほほ~、
最近の高校はそんな問題が出るの?
ってか、僕が授業中寝てただけかな(笑)

前者は「転がり摩擦で静止摩擦」で良いんじゃない?
だって、走っている車と路面には当然、速度差があるけど、
タイヤは回転しているわけだから、
タイヤの表面と路面の速度差はゼロだよ。
つまり、静止しているのと同じなわけだ。
ここに速度差があるときは、タイヤが滑っているとき。
雪道や、急ブレーキなんかだね。

こんな答えでいいのかな?

元整備士の目で見れば、走行中タイヤは常にごくわずかに滑っているんだけどさ・・・


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