「うまい棒」の最も折れにくい形状は断面がH状なのでしょうか？

質問

教えて左巻先生の物理編を読んでの質問なのですが、同書によるとうまい棒の形状が中空の円筒形であるのは、同じ容積の中空でない円筒形より折れに対して強い理由が断面2次モーメントで説明できるとなっていました。その説明の際、Ｈ状の鋼板が強い理由も書いていました。
それでは、うまい棒もH状にしたら、現在の中空の円筒形の形状よりも折れに対して強いのでしょうか？これも断面２次モーメントで説明できますか？もっとも、Ｈ状のうまい棒はＨ棒になってしまうという冗談はさておきですね。よろしくお願いします。

回答No.6

keer

うまい棒の場合は材質強度が低いので、断面をＨ形にした場合に曲げモーメントが発生（机上の空論的なモーメントではなく）すると　Ｈ→<->　と潰れるのでは？
やはりあらゆる方向からの・曲げ・圧縮モーメントに対して最も有効なのは円筒形の断面でしょう。

円筒形断面の場合基本的には直径を大きくとって厚みを薄くすれば同容積でより折れに対して強くなりますが、直径と厚みの比率が一定を越えると（材質によって比率が異なる）カラッポのアルミ缶のようにたやすく凹んでしまいます、コレでは実際に圧縮・曲げモーメントが発生したら耐えきれません。

ちなみにH形鋼と軌条（レール）は別物ですの、天井クレーン等でH形鋼を軌条として利用する場合は無論ありますが・・・

しかしＨ棒ですか、むしろ是非とも商品化を（マテ

回答No.5

SilverThaw

No.1です
>やっぱり円や球という形状は強いのん？
はるか昔に学校で睡眠学習してた程度の知識しかありませんが

どの方向からでも圧力を分散させるということについては真球に勝るものはありません。
今回の質問では横方向からのせん断力に限定しているようですので、形状は球の二次元面である真円であることが望ましいです。
但し、同じ新円形状でも「中空」と「中まで均質」では圧力分散が違ってきます。
面倒な説明はすっ飛ばしますが「中空」の方が有利です。
尚「強度(硬さ)」と今回の質問の「折れにくい」とはまた別次元の話ですので誤解のないように。

#3氏
>断面を卵形にしてはどうでしょう？
これは円(アーチ)の変形です。

回答No.4

Corneria

H型の鋼板というのは、おそらく鉄道の線路に使われているやつではないかと
思うのですが、
そうだとすれば、H型は特定の方向には強いですがそれ以外の方向には弱いはずです。
なので、うまい棒を工場からお店に輸送する間に崩れてしまうかも…。

回答No.3

noname#97016

断面を卵形にしてはどうでしょう？
横からの圧迫には全く耐久はありませんが。上からの場合かなりの耐久力が生まれるかと思います。
それを証拠に正方形に並べた９個の卵に板を載せれば軽い人ならそこにのることが出来ると聞きました。
色んなトンネルも殆どこの説で卵形です。
H型だと耐久力の前に食べ辛いでしょう？

回答No.2

STICKY2006

こんちくは。

オバカなんで、なんとか学。みたいな奴は分かりません。
なので、参考程度の回答です。

。。。横からの折れには。。。強くなる？のか？？

でも、少なくとも、縦には折れやすくなりますかね。

Ｈ⇒ト|みたいな感じで。
店に並んでる常態だと、全部寝かせておいてあるので、誰かが上から少し強めの衝撃を与えれば、縦にサクッと割れるでしょう。きっと。

お礼

ごもっともです。何に対して強いかの定義が必要なんですね。
では、「曲げに対する強度」という条件ではいかがでしょうか？

Ｈ⇒ト|
↑これを見て思わず「痛っ！」って思いました。♂なものですから（苦笑）

回答No.1

SilverThaw

では、逆にお聞きしますが、Ｈ鋼と同じ材質で中空の形状を作成したらどちらが強度的に強いでしょうか？
という回答と一般的には答えは同じになります。
但し、実際にはさらに材質による圧力分散も関係してくるわげスが。
（それを言うと、横せん断だけではなく縦圧縮に対しての内容も入ってくるわけですが……）

お礼

やっぱり円や球という形状は強いのん？