構造力学、材料力学に出てくる棒材の釣り合いをわかりやすく説明してみる
私は理工学部の機械工学科に所属しているんですが、1回生のころに力学で梁の釣り合いやトラスの釣り合いを考えるのが苦手でした。いちいち、釣り合いの式を考えなければいけなかったのがめんどくさかったんですよね（笑）
土木系の学科の友達も金属ではなく、コンクリートで同じような問題を解く言っていたので、同じように応用できると思います。
大学に入ったのに授業内容は釣り合いとかモーメントするんかい！と思った記憶もあります。でも、そんなめんどくさい釣り合いも考えなくてもいい方法があったのでお伝えします。
ズバリ
棒材の釣り合いなどを簡単に素早く説く方法
では、さっそく以下の図を見てください。
このような張りがあったときに、左右の視点が等距離にあるので、感覚的にも二つの支点には30kNずつかかり、垂直反力の値はそれぞれ30kNであることはすぐにお分かりいただけると思います。
しかし、これが左右の長さが違うときにどう考えるかが重要です。どういう風に考えるかというと
梁に関する問題は天秤のように考えれば解ける
では、次のこの問題ではどうでしょう。
さっきの問題では、感覚的にも左右等間隔だったため、わかりやすかったと思います。しかし、少し長さが変わるとわからなくなります。これを解決するのが天秤の考え方です。
天秤の考え方は以下の通りです。
-
荷重がかかる地点と二つの支点との距離を考える
-
その距離の比をとって逆にする
-
その逆にした比になるように力を分配する
では、早速やっていきましょう。
まず１で、Aまでの距離は２m、Bまでの距離は４mですね。
次に２で、それを比に直すと1:2になります。これを逆にするということは2：1にになるということです。
最後に３で、この比に従って荷重の力を分けると、2:1に分けるので40:20になり、つまり答えはAに40kN、Bに20kNということになります。
なんだ難しいじゃんと思う方もいらっしゃるかもしれません。しかし、これにはまだ先があるんです。
荷重に近いほうがより多くの力を支えている
ということです。つまり、比を逆にするなど考えなくても長さの比を考えて力の大きいほうが荷重に近い側（図ではA）ということになります。
慣れてきたら２，３は考えず、比のみたら大きいほうを近い側へと瞬間的に考えることができます。私も実際にこの方法で問題を解いていますが、絶対にこの解き方のほうが早く正確に解けます。
さいごに
ここまで読んでいただきありがとうございました。わかりやすかったら友達などにもツイッターなどで教えてあげてみてください。大学では、友達と一緒に学んだほうが100倍お得ですからね（笑）
