ギア設計の実践 | 初心者のための機械設計入門
前回学んだことをもとに、より具体的にギア設計をして見ましょう。 ミニ四駆などで使用されているサイズのDCモーターを減速して、200gのモノを持ち上げられるようにしてみましょう。 構成の概略は下図の通りで、モーターの回転をギアで減速し、半径20mmのリールで紐を巻き取ります。 モーター特性 今回は秋月電子通商で簡単に手に入るこちらのDCモーターを使用することにします。 ギア設計をするために、まずはモ […]
力学
仕事とエネルギー | 初心者のための力学入門
今回は「仕事」「エネルギー」「仕事率」の言葉の意味を具体例も交えながらわかりやすく説明していきます。最後までお付き合いください。 力と運動方程式ががからない方は先にこちらもどうぞ。 力の分解がわからない方は先にこちらもどうぞ。 仕事 力学の世界における仕事とは力を加えて物体を動かすことです。 簡単な例で言うと、クレーンで物を持ち上げる動作などが仕事にあたります。仕事Wは加えた力Fと移動量xで表しま […]
ギア設計の基礎知識 | 初心者の為の機械設計
今回は機械要素の中でも最も重要と言えるギア設計について2回に分けて説明します。今回はギアを設計する上で最低限身につけてときたい用語と基本的な特性を説明します。 ギアが設計できるようになると動くものを設計できるようになります。3Dプリンターを持っているのに動かないばかり作っている方などに非常に役立つ内容になっています。ぜひ最後までご覧ください。 ギアとは？ ギア(=歯車)は回転によって力を伝達する機 […]
力のモーメント | 初心者のための力学入門
今回は力のモーメントの説明をします。これまでに運動方程式から摩擦力まで説明してきましたが、これらの運動では物体の大きさが無視できました。極端に言えば、自動車のような大きい物体でも、大きさが無い「点」でも同じ計算になります。この特徴から大きさが無視できる力学は質点の力学というジャンルに分けられます。 力のモーメントは質点の力学とは反対に、物体の大きさが重要です。このような力学は剛体の力学というジャン […]
摩擦力 | 初心者のための力学入門
摩擦力は接触する二物体が滑り合う時に働く力です。日常生活でもよく出てくる現象なので皆さんよく知ってると思います。 今回はこの摩擦について力学的な説明をします。運動方程式を理解していることが前提となるので、わからない方は先に学習してください。 摩擦力 まずは復習から 今回は水平な面の上で物体を滑らせるケースを考えてみます。とりあえず、面の上に物体を置いてみます。物体の質量はm、重力加速度はgとします […]
運動方程式 | 初心者のための力学入門
力学の中で一番重要である運動方程式を説明します。初めて力学を学ぶ方でもわかるように、四則演算以外の背景知識はなくても理解できるようにしています。 運動方程式 運動方程式は「力(F)は質量(m)と加速度(a)を掛けたものである」ということを表した方程式です。 $$F=ma$$ 質量は体重などで馴染み深いkg単位で表される重さの値です。加速度は1秒間にどれだけ速度が変化するかを表す値です。加速度は馴染 […]
力の合成と分解 | 初心者のための力学入門
力学のあちこちで登場する力の合成と分解について説明します。簡単に言ってしまうとベクトルの計算です。これを理解するためには 高校１年レベルの三角比の知識が必要になるので先に説明します。数学Bでベクトルを履修済みの方は「力の分解」の項目から読んでください。 力が分からない方は先にこちらをご覧ください 三角比 三角比とはsin(サイン)、cos(コサイン)、tan(タンジェント)で表される […]