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物はなぜ動くか・なぜ振動するか

  発行日:2018年11月06日

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「物はなぜ動くか・なぜ振動するか」


今岡善次郎のISDIメルマガ#009配信します。

動物は死んだら動かないし、
機械は動力が止まったら動かない。

動くことは必要ですが
振動問題は副作用と言えます。

振動問題は至るところに転がっています。

■車や電車や工場の機械など、
電動機やエンジンによって動力が使われているところでは
振動がもたらす問題は無数です。

機械振動の専門技術者の悩みは難しい数学で書かれた
教科書でも解決しない。

高校の数学と物理学の代表であるニュートン力学の知識だけで
コロンブスの卵のような発明で
特許取得しました。

詳しいことはセミナーで説明しますが
日常生活の感性を使って説明します。

数学を使わないで振動論を語ります。

■先ず振動とは何か?

Wikipediaでは
「振動(しんどう、英: oscillation、vibration)とは、
状態が一意に定まらず揺れ動く事象をいう」とあります。

振動工学ハンドブックによると
「ある座標系に関する量がその平均値または基準値より
大きい状態と小さい状態が交互に繰り返す変化」
とあります。

又少し難しい定義では
「ポテンシャルエネルギーと運動エネルギーがその形態を
互いに継続して変換しあう現象」
とあります。


振動教科書にはいきなり微分方程式が書かれて
自励振動とか固有振動の周波数領域に
変換されて議論が展開する。

専門家以外は理解不能となります。


■振動は運動の一部である。

運動とは動くことでありなぜ物は動くかという
根本的な問いに答えなければ振動問題は解決しない。

人も機械も鳥も猫も犬などの動物も木や葉も動きます。

動くことは生命現象のように見えます。

死んだら動かない。

動くこと、揺れ動くという現象も教科書の振動論では
理解できません。

ニュートン力学では力と加速度、速度、移動など
動く身近な現象が説明できます。


■高校物理でニュートン力学を学びます。

・第1法則 慣性の法則 
物体に力が働かなければ止まっているか等速運動する。
勢いのついた自転車はこがないでも惰性で進む。
止まるのは摩擦抵抗という逆向きの力が働くからです。

・第2法則 加速度×質量=力(加速度=力/質量)
同じ力を与えても重いものは加速が弱い。

・第3法則 作用力=反作用力
物体に力を加えると同じ大きさで方向の真逆の反作用が働く。

第2法則は第3法則で言えば
力=慣性力です。

第1法則は第3法則と第2法則で言えば
力=0なら慣性力=0、加速度=0です。

加速度0ならば等速運動します。


■ここまでは外から働く力と慣性力だけの力のつり合いですが、

振動力学で粘性力(摩擦力)と弾性力(バネ力)が加わります。

第3法則の力のつり合い式は

外部から物体に力が加わると
反作用として慣性力+粘性力+弾性力=外部から働く力
となります。


上記運動方程式での第2法則は物体の自然落下や
野球ボールの遠投や鉄砲の球などの動きを説明できます。

自然に遅くなるのは粘性力のためです。

■振動の原因は弾性力にあります。

伸びたり縮んだりすとと弾性力がプラスとマイナスに
逆転することが振子のように
揺れ動くのです。

弾性係数=0にすると最初に働いた衝撃力で物体は
一方向に動いて戻ってきません。

粘性(摩擦)力で止まることはありますが
振動は起こりません。

振動の正体は弾性係数にあります。


■振動を抑えるには振動の元で衝撃力に抗する
弾性力、粘性力、慣性力を使うか、
受ける力を緩和するしかありません。

弾性力を使うのは剛性を上げる耐震構造です。

粘性力を使うのは免振ダンパーです。

慣性力を使うのは重くすることですが
省エネのための軽量化についても振動の種類によって
一概に言えないことを発見しました。

この説明はセミナーで行いますが
第4の振動を抑える方法が特許になった
衝撃力の元を断つ方法です。

受けた力を抑えるとは
相撲や柔道、空手など格闘技ではおなじみです。

詳しくはセミナーでお話しします。


■「回転軸運動の力学と動力費削減技術(特許)」
概要はここをクリックしてご覧ください。

https://k.d.combzmail.jp/t/ce7j/h0iu9yt0yt70hp9autKWu


無料解説資料進呈します。
https://k.d.combzmail.jp/t/ce7j/h0iuayt0yt70hp9autpTs



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