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示力図とは？1分でわかる意味、読み方、描き方、連力図との違い、トラスとの関係
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示力図とは、複数の力を合成し（力を繋いで）、力の始点と終点を結んで合力を示した図のことです。示力図を描くことで、簡単に合力および力の作用方向がわかります。今回は示力図の意味、読み方、描き方、連力図との違い、トラス構造との関係について説明します。今回の記事は、合力、力の合成について勉強するとスムーズに読めます。下記の記事が参考になります。
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示力図とは？
示力図とは、複数の力を合成し、力の始点と終点を結んで、合力を示した図のことです。下図をみてください。これが示力図です。
一見、複雑そうですが、合力の値や方向を簡単に求めることができます。例として、２つの力の合力を、示力図を描くことで求めます。下図を見てください。力P1とP2の合力を求めましょう。
計算で、合力の値と角度を求めるなら、三角関数を用います。力の合成の方法は、下記が参考になります。
示力図では、力の始点と終点を考えるだけです。まず、P1が点Oから作用します。これを始点と考えます。次に、P1の矢印の先端からP2を描きます。P2の方向、矢印の長さを、そのまま平行移動すればよいですね。
合力は、このP1とP2の力がなす図形が閉じるように描きます。これで、合力Rを求めることができました。力の大きさを、矢印の長さと考えてください。合力の矢印の長さを計測すれば、それが大きさです。
示力図は、「２つの力の合力は、平行四辺形の対角線となる」ことを利用して描いています。詳細は合力の意味、力の合成の方法は、下記が参考になります。
示力図の読み方
示力図は「しりょくず」と読みます。
示力図と連力図との違い
示力図と連力図は同じ意味です。建築の構造力学では、示力図ということが多いです。
示力図の描き方
3つの力の合力を、示力図をつかって求めます。下図をみてください。P1~P3がバラバラの方向に作用します。示力図は、各力を順次繋いで、始点と終点を結んでできた図です。
まずP1の矢印の先端から、P2の矢印を描きます。P2の方向、矢印の長さはそのままです。O点から描くのではなく、P1先端から描きます。次に、P2矢印の先端から、P3の矢印を描きます。
このP3矢印の先端を閉じるように、O点から矢印を引いてください。この力が合力Rです。三角関数を使った計算をすることなく、合力の角度と大きさが計算できました。
示力図とトラスの関係
示力図の描き方を覚えると、トラス部材の軸力の方向が理解できます。まずは下記を勉強してくださいね。
まとめ
今回は示力図について説明しました。意味が理解頂けたと思います。示力図は、複数の力を繋いで、始点と終点を結びできた図です。簡単に合力を求めることが可能です。実務で使うことが少ないですが、合力の大きさを直感的に理解できる方法です。ぜひ理解してくださいね。また、併せて下記の記事も参考にしてください。
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- 2010～2017年 国立大学大学院修了
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