この実験について
同じ荷重でも、異なる面積に分散させると圧力は変わります。接触パッドの幅を広げ、圧力マーカーの集中度が下がる様子を確認しましょう。逆比例の曲線を使って、スノーシュー、幅広の基礎、鋭利な工具について説明し、力と圧力は区別して考えましょう。
学習目標
- ほかの変数を一定に保ちながら、接触面積が接触圧力に与える影響を調べましょう。
- グラフと数値の読み取り値を使って、予測を検証しましょう。
- 物理的な前提と、このモデルが適用できなくなる状況を説明しましょう。
使い方
- 1力を200 N、面積を100 cm²に設定します。圧力が20 kPaであることを確認してください。
- 2力を変えずに接触面積を2倍にします。新しい圧力を予測してください。
- 3曲線を保存し、力を2倍にして、同じ面積での圧力を比較します。
- 4力をゼロに設定します。曲線全体が横軸上にあるのはなぜでしょうか？
モデル
前提条件
- 垂直抗力は、入力された平らな接触面積全体に均等に分布します。
- 図は、幅が面積の平方根に比例するパッドの断面を示しています。変形や材料の破損は計算されません。
授業で試してみましょう
- Q1600 Nの力は、300 cm²にどれだけの圧力を及ぼしますか？
- Q2力と面積をどちらも2倍にすると、圧力が変わらないのはなぜですか？
よくある質問
これはすべての点における圧力ですか？
これは平均接触圧力です。実際の接触圧力は、端や粗い表面では異なることがあります。
面積が小さいとき、なぜ曲線はこれほど急激に上昇するのですか？
圧力は面積に反比例します。面積がゼロの場合、式が定義できなくなるため、このモデルでは面積がゼロになることはありません。