橋を作る場合、橋本体とそれを支える台を作る必要があり、それらを構成する材料を適材適所に使う仕組みを構造といいます。ここでは、橋を紙で作ることを考えてみます。1つは、2つの台に細長く切った紙を載せただけのもので橋の中央部分が沈み機能を果たせません。もう一方は、紙をM字型に折ることで空間をまたぐ橋本体が出来ました。このように、紙に仕組みとなる折り目を作ることで、紙は自立しました。これが構造の基本です。
ここでは、橋を例にしました。大阪産業大学とJR住道駅の間だけでも多くの橋があります。こちらを見てください。
構造についてもう少し具体的に見てみましょう。下の図はコンピュータで橋梁を設計し3D表示したものです※1)。左の図は橋梁を透視した状態の全体を、右の図はその柱部分を拡大しています。
図から無数の線が連なっていることが分かりますか?この細い線は鉄筋(主に棒状の鉄)を表していて、種々の太さの鉄筋を使って骨組みが形成されています。以上から、橋の設計は構造が細かく複雑であり、様々なことを考える必要があることがわかっていただけたのではないでしょうか?
※1)解析ソフト「橋脚の設計Ver.12」(平成24年度道路橋示方書対応) 株式会社フォーラムエイト
ダイナミクスを説明するために、ニュートンの3つの運動の法則について少しお話します。それは、運動の第1法則(慣性の法則)、運動の第2法則(運動の法則)、運動の第3法則(作用反作用の法則)をまとめていいます。ダイナミクスは、運動の第2法則と大きく関係していて、その簡単な例として、キャッチボールがあります。図※2)のように相手の方向に力(F)でボールを投げた時、加速度(a)をともなって相手のミットに飛んでいきます(F=ma)。このようにダイナミクスとは、運動方程式を用いて物体の運動について考える物理学のひとつです。
※2)原 康夫「増補版物理学入門」 学術図書出版社 p.34 2014年
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