バネ反発力

以前ニュースで、子供たちが「それってあなたの感想ですよね？」と言って相手に対して優位に立とうするということを報じていました。

友達に対して「それってあなたの感想ですよね？」と言うと仲が悪くなりそうなのであまり良くないと思うのですが、このような考えた方を持つ人が増えるのはいいことだと思います。

今、目の前の相手が話をしていることは、その人の感想なのか？それとも事実なのか？この切り分けができることは社会人にとって重要な能力です。

一方、うちの奥さんは、なにか職場で問題があると帰ってきて自分の感想を述べることが多くあります。
「〇〇さんが、××に関してこんな依頼をしてきて困る、嫌だ」

しかしここで”困る”とか”嫌だ”というのはうちの奥さんの感想です。
感想を聞いても”ご苦労様です”くらいしか返しようがありません。
本来は、所属している団体のルールはどうなっているのか？、そのルールに合っているのか？ これが大事なのであって、うちの奥さんが困るかどうか二の次です。

なので、毎回「”困る”とか”嫌だ”というのは、〇〇(うちの奥さん)の感想なので、まずはルールに合っているかどうかを確認した方がいいよ。」と言って聞かせます。

ルールに合っているのであれば、困ろうがどうだろうががんばってやるしかないのです。

ルールに合っていないのであれば「ルールを守ってください」と相手に言うだけです。

東〇大学や京〇大学の人などが口にする「法的根拠を示してください」というのと同じで、まずはルールを確認することはとても重要です。

子供全員がことある度に「法的根拠を示してください」と言うようになったら世も末感がありますが、納得のいかない重要なことについてはそのルールや根拠を確認するようにしておくと将来議論に強い論理的な大人になれると思います。

そういうわけで、今日もしつこくバネのお話です。

今日はバネ反発力に関する補足です。

バネ反発力の意味がわからないとその3で書きましたが、そもそも僕が使っているバネ(の)反力は教科書やJISではなんという言葉で定義されるのだろうか？ということが気になりました。

調べた結果
・教科書：バネ力　　（機械力学、振動工学の本など）
・JIS B2704：バネ力

バネを縮めたときに伸びようとする力はバネ反力ではなくバネ力というのが正しいようです。

次に僕の考えるバネ反発力イメージについてです。

まず、下図の②の状態のようにバネ上端に固定された質量を上から手で押して、バネをx0(mm)縮めます。
この状態から手をパっと放します。


この図の質量m＝648kg、バネ定数k＝160000N/m、初期たわみ量x0＝20(mm)として、減衰比０、0.25、1に相当する3種類の粘性減衰係数ｃ＝0、5,090、20,360N/(m/sec)についてバネ変位を計算してみました。
(このバネ-マス系の固有振動数は2.5Hzです。)

すると、下のグラフのように減衰比によりバネの伸び方が変わります。
変位0mmのところは上図の①の状態の位置です。



僕が思うのに、”バネの反発力”という言葉を聞いて連想するのはこのグラフのようなことなのではないのでしょうか？

青色のグラフ(粘性減衰係数ｃ＝0N/(m/sec))は、手を放してから元の位置に戻るまでの時間が短いので、これは反発力が高い。

橙色のグラフ(粘性減衰係数ｃ＝5,090N/(m/sec))は、手を放してから元の位置に戻るまでの時間が長いので、これは反発力が低い。

まさにバネ定数は同じなのに元の位置に戻るまでの時間に違いあります。

しかし、これは今回の計算のようにバネとは別の減衰器(ダンパー)をバネと並列に付けない限りバネ材の内部減衰違いだけではこのような違いは発生しません。

ところで私、以前 回転軸物の設計開発をしていたことがあります。
材質は鉄鋼です。

鉄鋼材を使った回転軸物設計をしていて悩ましいのは、高回転での捩れ共振や曲げ共振による折損です。

どうしても共振は避けられないのでダンパー付けたりして対応するわけですが、ときどき”内部減衰の猛烈に高い鉄鋼材ってないのかなぁ？”って考えるのです。

内部減衰が高ければ、共振が発生しても振幅が小さく壊れないので内部減衰は高い方が望ましいのです。

しかし！そんな都合のいいものはありません。
ないので、粛々と設計するのです。

話をバネの反発力に戻します。

たぶん、”反発力”という言葉聞いて連想するバネの動きの違いは減衰比の異なる減衰器がついた状態の動きの違いのことです。

もし、そうだとするならば
①バネの伸び縮みに影響するほど内部減衰の大きい鉄鋼材はない。
②バネ材の内部減衰は同じでも、減衰器の減衰比を変えることで伸び縮みの特性を変化させることはできる。

②は要するに、バネを変えなくてもダンパーの減衰調整すればいいという意味です。

反発力ってなんのことを指しているのか誰か教えて下さい！！