断面一次モーメントをわかりやすく解説、覚え方、断面二次モーメントの違いは？

【管理人おすすめ！】セットで3割もお得！大好評の用語集と図解集のセット⇒　建築構造がわかる基礎用語集＆図解集セット(※既に26人にお申込みいただきました！）

断面一次モーメントをわかりやすくいうと、モーメントを用いて断面形状を表した値です。ただし、断面一次モーメントの算定では力のモーメントではなく「断面積（微小断面積）と距離」によるモーメントの値を用います。今回は、断面一次モーメントをわかりやすく解説、覚え方、断面二次モーメントの違いについて説明します。断面一次モーメント、断面二次モーメントの詳細は下記が参考になります。

断面一次モーメントについて

断面二次モーメントとは？1分でわかる意味、計算式、h形鋼、公式、たわみとの関係

100円から読める！ネット不要！印刷しても読みやすいPDF記事はこちら⇒　いつでもどこでも読める！広告無し！建築学生が学ぶ構造力学のPDF版の学習記事

記事を書いた人

ハナダユキヒロ／建築学生が学ぶ「構造力学」

難解な構造力学、建築構造の用語を分かりやすく解説する専門家。高等専門学校在学中から建築学生が学ぶ「構造力学」を運営。その後、国立大学大学院⇒組織設計事務所⇒弊サイト運営に従事している。

著書：「わかる構造力学/工学社」、「わかる構造力学改訂版/工学社」

LINEで質問したい方はこちら　⇒　【好評】管理人にLINEで質問してみよう

断面一次モーメントをわかりやすく解説、覚え方

断面一次モーメントをわかりやすくいうと、モーメントを用いて断面形状を表した値です。ただし、断面一次モーメントの算定では、力のモーメントではなく「断面積（微小断面積）×距離」をモーメントの値として用います。後述しますが、物体の重心の算定における「力のモーメントの総和」が「断面一次モーメント」に相当します。では、より詳しく断面一次モーメントの考え方をわかりやすく解説します。

下図をみてください。長方形を微小な部分に分割すると、各部分の重さは各部分の重心に作用しています。さらに、各部分の重さによるモーメントは、各部分の重さの合計（合力）のモーメントと等しくなります。

断面一次モーメントをわかりやすく解説1

重さはW＝mg、質量mは密度×体積（面積×長さ）で算定されます。断面の性質のみを考える場合、長さ、密度、重力加速度は無関係ですから、断面の重さは、断面の面積だけが関係します。

ここで物体の重心を求める計算について、力（重さ）を面積に置き換えると、下式が得られます。下式によるLxは重さの中心（重心）ではなく図形の中心であり、これを図心（※x方向の図心）といいます。

断面一次モーメントをわかりやすく解説2

上式を拡張して任意図形の図心を求める方法を考えましょう。図に示す任意図形の微小な面積をdAとします。

断面一次モーメントをわかりやすく解説3

原点から微小部分の図心までの距離をyとするとき、原点を中心とするx軸回りのモーメントは

で求められます。上式をy方向について積分すれば任意図形における微小部分のモーメントの総和が求められ、下式をx軸に対する断面一次モーメントといいます。難解にみえますが、単に、前述したモーメントを算定する式を一般化しただけのことです。

y軸回りについて同様の操作を行うとy軸周りの断面一次モーメントが得られます。

断面一次モーメントは、図形の面積Ａと軸から図形の重心までの距離y（またはx）の積の総和ですから、

断面一次モーメントをわかりやすく解説7

と考えてもよいです。矩形および矩形の組合せた図形では上式の方が実用的です。単位は長さの3乗なので、mm3やcm3等を用います。以上のように、物体の重心の算定における「力のモーメントの総和」が「断面一次モーメント」に相当します。

また、任意図形の図心は下式で求められます。x方向の図心はy軸回り、y方向の図心はx軸回りの断面一次モーメントとなる点に注意しましょう。

断面一次モーメントをわかりやすく解説8

または下式でも図心を算定できます。

断面一次モーメントをわかりやすく解説9

断面一次モーメントの詳細は下記も参考になります。

断面一次モーメントについて

断面一次モーメントと断面二次モーメントの違いは？

断面一次モーメントと断面二次モーメントの違いを下記に示します。

・断面一次モーメント　⇒　モーメントを用いて断面形状を表した値。物体の重心の算定における「力のモーメントの総和」に相当する値

・断面二次モーメント　⇒　断面のかたさ、曲げにくさを表す値

断面二次モーメントの詳細は下記が参考になります。

断面二次モーメントとは？1分でわかる意味、計算式、h形鋼、公式、たわみとの関係

まとめ

今回は、断面一次モーメントについて説明しました。断面一次モーメントをわかりやすくいうと、モーメントを用いて断面形状を表した値です。また、物体の重心の算定における「力のモーメントの総和」が「断面一次モーメント」に相当します。断面一次モーメント、断面二次モーメントの詳細は下記が参考になります。断面一次モーメント、断面二次モーメントの詳細など下記も勉強しましょう。

断面一次モーメントについて

断面二次モーメントとは？1分でわかる意味、計算式、h形鋼、公式、たわみとの関係