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せん断力の向きは?1分でわかる意味、向き、符号、例題

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せん断力には向きがあります。せん断力は物をずらすような力で、物体を平行四辺形に変える1組の力です。せん断力には向きと符号があります。せん断力は時計回りの力の向きを正の値、反時計まわりの力の向きを負の値と考えます。今回は、せん断力の向きと意味、符号、例題について説明します。せん断力の意味は下記も参考になります。

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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」

せん断力の向きは?

せん断力には向きと符号があります。下図をみてください。1組の力が時計回りに向く場合が正の値、反時計回りの力の向きを負の値と考えます。


図 せん断力の向き


せん断力は物をずらすような1組の力です。「時計回りの方向⇒正の値」「反時計回り⇒負の値」と考えれば、覚えやすいですね。


また下図をみてください。梁に等分布荷重が作用したときの変形状態を表しています。


図 せん断力と向き、変形


梁に線を引いて変形状態を分かりやすくしました。すると、梁の左側が斜め左上に向いて変形し、右側は斜め右上に変形していますね。前述した、せん断力の向きと物体の変形状態をみてください。


変形状態を想像すれば、梁に作用するせん断力の向きや、どの部分が「正の値」「負の値」か理解できますね。


せん断力の意味など下記も参考になります。

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せん断力の向きと符号

下図をみてください。せん断力の向きと符号を示しました。せん断力の向きと符号を必ず覚えてください。


図 せん断力の向き


上図のように、物の変形状態と符号を関連付けると忘れにくいです。

せん断力の向きと例題

下図をみてください。梁に集中荷重が作用しています。梁に作用するせん断力の符号と向きを考えてください。


図 せん断力の向きと例題


せん断力を求める時は、梁を仮想的に切断し、反力とのつり合いを考えます。下図をみてください。集中荷重の手前で梁を切断します。またせん断力は下向きに生じると仮定します(正の値と考える)。


図 せん断力の向きと例題2


よって、


Q-R=0

Q=R=P/2


ですね。つまり荷重の作用位置より左側は、せん断力が「正の値」です。さらに、集中荷重の作用点から右側を含めて梁を切断します。

図 せん断力の向きと例題3


つり合い式は、


Q-R+P=0

Q-P/2+P=0

Q+P/2 =0

Q = -P/2


です。上記の通り、荷重の作用位置より右側のせん断力は「負の値」です。計算を行い、せん断力の符号が分かりました。

まとめ

今回は、せん断力の向きについて説明しました。意味が理解頂けたと思います。1組の力が時計回りに向く場合が正の値、反時計回りの方向が負の値です。言葉の意味だけでなく、是非、部材の変形と符号を関連付けて覚えましょう。下記も参考になります。

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