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<張力>
「張力はどこでも一定。」 僕は ”なぜ一定なんだろう?”って当時思いました。 でも質問しませんでした。 あぁ! あの時 質問していれば! ・・・その後15年 さまよわずに済んだかもしれないのに。。 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- あるゴム紐を引っ張って伸ばしているのを想像してください。 (伸び縮みさせるのではなく、伸ばした状態で固定して動かさない。) その時に、ゴム内部の原子は どんな力を受けているでしょうか? まず、 『ゴム紐は動いてないので、内部のどの原子も 周りから受けている力の合計がゼロ。』 ↑↑ これは、有名な”ニュートンの運動法則”から言えます。 ~ニュートンの運動に関する第一法則(慣性の法則)~ 『物体に力がかからなければ、物体は等速直線運動を続ける。』 → 要は 『力がかからなきゃ 止まってるものは止まりっぱなし。 動いてるものは 方向・速さともそのまま 動き続ける。』 というわけで、 ゴム紐中の原子は どれ1つ取り出しても動いてないので、 「どの原子も 周りから受けてる力の合計はゼロ」 ということになります。 (※周りから電気力を受けていることに注意! 合計がゼロ。 混同しないで下さい。) ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ではゴム紐が直径1cmだとしましょう。 その中心、つまりゴム紐の外側から5mm内側にある 1つのゴム構成原子に注目しましょう。 四方八方にある隣の原子から、電気力を受けていますね。 (※隣の隣にある原子から受ける力は小さすぎるので 無視できるほどです。 ※重力もかかっていますが、1原子にかかる重力は電気力に比べて微小なので無視。) さて、いま注目している原子が 隣の原子に与えている電気力の大きさは いくらでしょうか? (右隣の原子との関係を考えてみましょう。) 『注目している原子が 右隣の原子に与える電気力は、 注目している原子が 右隣の原子から受ける電気力と 大きさが同じ』です。 *今回 たまたま右隣の原子との関係を考えましたが、 左隣、上隣、下隣の原子とも 同じ関係が成り立ちます。 『どの方向にも 同じ大きさの電気力を受けている。』 → 『だから合計するとゼロ。』 *たまたま ある1つの原子に注目しましたが、 その隣の原子、 そのまた隣の原子に注目しても 完全に同じ理屈が成り立ちます。 *たまたま 直径1cmのゴム紐ということで考えましたが、 直径1mmでも、直径0.1mmでも、直径1mでも 完全に同じ理屈が成り立ちます。 *たまたま材質をゴムということで考えましたが、 絹糸でも、綿糸でも、ザイルロープでも、金属ロープでも 完全に同じ理屈が成り立ちます。 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ よって、次の法則が成り立つといえましょう。 『動かない物体内部で 原子が受ける力はどこでも同じ。周囲からの力を合わせるとゼロ。』 これは・・・ 縮めようと、引っ張ってなかろうと、少し引っ張ろうと、思い切り引っ張ろうと 成り立ってます。 ということは・・・ 『(紐の)端の引張力が大きいと、中の原子間の引張力も大きい。大きさは どこでも同じ。』 ↑これが張力の法則です。 簡単に言えば 『端でも中間でも どこでも張力の大きさは同じ。』 そうでないと、 「端だけ引っ張り力が大きい。真ん中では引っ張り力が小さい」 →「周りから受ける力の合計がゼロでない原子がある。」 →「その原子が動いてしまう。」からです。 (※引っ張り始めで動いている時はそうですし、ちぎれる時はそうなのですが。) 以上です。
by hugoniot
| 2007-03-13 02:50
| 科学
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