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力と変形:物体間の相互作用を感知する
PHYS1001C-PEP-CNLesson 3
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力とは、物体と物体との間の相互作用であり、物体から独立して存在することはできません。力の効果は二つの側面に現れます:一つは物体の運動状態(速度の大きさや方向)を変えること。二つ目は物体に変形を引き起こすことです。

微小変形の拡大法(光学増幅)机が圧力を受けると、わずかな鏡面の傾きが光点を大幅な観測可能なずれに変換します光屏(スクリーン)Δy大きなずれ圧力 F初期の光路圧力による変形後の光路

図:レーザー反射法による見えない変形の可視化

変形の分類と限界

  • 弾性変形(elastic deformation):外部からの力を取り除いた後でも元の形状に戻る変形を指します。これは弾性力が生じる物質的な基盤です。
  • 弾性限界(elastic limit):物体が弾性回復能力を維持できる最大の限界。外部の力がこの限界を超えると、物体は永久的な変形や損傷を起こす可能性があります。

感知の科学:拡大法

すべての変形が目に見えるわけではありません。物理学では通常拡大法微小な変形の存在を証明するために用いられます。たとえば、堅い実験台を押すとき、レーザーが2枚の平面鏡間で繰り返し反射することで、わずかな角度のずれが遠方のスクリーン上に顕著なずれとして現れます。