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初心者必見!設計の基本

2−1 初心者必見!設計の基本
 土木構造物の設計って結構難しいと思う方が多いのですが、最近では計算ソフトも充実してきており、超専門的名知識なんかなくても結構大丈夫な場合が多いです。

 特に、基礎さえしっかりしてれば後は応用になりますので、まず基礎をしっかりと覚えましょう。とはいえ、この基礎って結構簡単です。ぶっちゃけ高校3年生レベルの物理と数学が大体理解できれば、土木設計士なんて結構出来ちゃいます。
 逆にいえば、出来ない設計士はこの高校3年生レベルの物理と数学を理解していないということになりますので、これで飯を食っている人は相当恥ずかしいかもよ〜
(私の職場でも、構造計算を教えてほしいという技術者が沢山きますが、この物理を理解していないために、全く先に進まないというオチがあります)


 というわけで、簡単に説明します

■基本は、力学。運動の3原則が全て
 運動の3原則が理解できていれば、ほぼOKです。
 ニュートン先生の法則をもう一度おさらいしてみましょう。

 運動の3原則とは

エネルギー保持の法則
万有引力の法則
速度と重量の法則(実際にはもっと難しいので簡略化しています)
  
の3つです。。

 ○エネルギー保持の法則
物が動くということは、そこに力が働いているからですが、そのエネルギーは摩擦などで損失されない限り、形を変えてもなくならないことになります。
つまり、エネルギーの相対量は保持されているということ。

この部門の応用として。 反作用、作用、水理計算、などになります。
 
正確には:第1法則(慣性の法則)
   外力が加わらなければ、質点はその運動(静止)状態を維持する。(力を加えられな  い質点は等速度運動(等速直線運動)を行う)

 ○万有引力の法則
かの有名なニュートンがりんごが落ちたことから発見したといわれているもので、悲しいかなこの地球上には引力が働いているので、当然飛んでいるものは地球の中心に向かって、落ちます。
なので、私の体重も体重計でしっかり計測されてしまうことに。(涙)

 この部門の応用として。 重量、作用力、土圧、沈下など

正確には
第2法則(ニュートンの運動方程式)
   質点の運動(運動量)の時間的変化は、それにかかる力の大きさに比例し、力の方向に作用する。

速度と重量の法則
速度が増すほどエネルギーは大きくなります。速度の2じょうでエネルギーが大きくなっていきます。また、重量が大きいほどエネルギーも大きくなります。
   
   この部門の応用として。 衝突、外力、作用力など   
   
正確には
   第3法則(作用・反作用の法則)
   二つの質点 1,2 の間に働く力には一方の質点に作用する力だけでなく、他方への   反作用の力がある。これらの力は大きさが等しく、方向が逆である。

とほぼニュートン先生の発見したものを理解できれば基礎はOKということになる。

 注意事項:ニュートン力学はわれわれが日常扱うスケールでの有効理論。
    日常的な運動の範囲で完結する問題はニュートン力学での扱いで十分説明できる 優れたシロモノ。りんごだけではなかったニュートンはすげぇぞ!!。

■運動の3原則が理解できれば
 
 運動の3原則を理解できれば、後は応用です。
 つまり、力学をマスターしたと同じことです。基本が出来れば、応用力学の世界になります。

 土木設計では、この力学の世界は普遍です。地球規模のスケールでは、ニュートン力学によって解決でき、またあっているからです。
 土木での設計では力学が理解できないものは、100%使い物になりません。全ての構造は力学を元に作られているからです。

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