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弾性体と時間
psa29の回答
- psa29
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固体は一定の形を保持し、力を加えると変形するが力を除くと復元します。大きな力を加えると大きく変形します。加えた力の大きさと変形量（ひずみ量）との関係には有名なフックの法則がありすよね。 一方液体は、一定の形を保持できず力を加えると流れてしまいます。大きな力を加えるほど速く流れます。加えた力と流速との間には有名なニュートンの法則があります。固体や液体はフックの法則やニュートンの法則で表されますが、固体と液体の両方の性質を持つものがあります。そのような物質を粘弾性体といい、粘とは液体を弾とは固体を意味すると考えればよいでしょう。このような物質の変形や流動を取り扱う学問をレオロジーといい、レオとは流れという意味だそうですから、直訳すると流れ学となりますが、一般には訳さずレオロジーとカタカナ表記します。 粘弾性を理解しやすくするために固体の性質部分をバネで液体部をダッシュポットの模型で表します。このような模型が物質の中にあるのではなく、粘弾性という複雑な挙動をモデル化しただけです。 このようなモデルは電気の回路図と共通点が多いので、電気工学を学んだ人はレオロジーを理解しやすいと言われています。 時定数というのは、むしろ電気工学的な表現で過渡電流が最初の値の１／eになる時間をその回路の時定数といいます。 レオロジーにおいて、単純なモデルでは、応力が初期の応力の１／eになる時間を応力緩和時間といいます。クリープ現象では遅延時間という時定数があります。 応力緩和時間の実測値としては、液体に近い粘弾性体では数秒とか数分といった大きさであったり、加硫ゴムなどでは何万年という数値になります。 物質よって非常に幅広い数値があれれます。
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