ハサミの原理ってなんだろう?
紙などのものを切るために使う道具ってのは世の中にたくさんありますよね
金属を切る専用の道具だったり、カッターだったり
しかし、それでも何かを切る時に一番よく使うのはハサミではないでしょうか?
何気なく使っているハサミですが、よく考えるとなぜ紙などをあんなにも簡単に切ることができるのでしょうか?
というわけで、今回はハサミのものを切断する仕組みについて説明していきます!
ハサミの原理のポイント
何かを切る時によく使うハサミですが、どうしてハサミでものを切ることができるのでしょうか?
この疑問に答えるために重要なポイントとして
- てこの原理
- せん断力(せん断応力)
の二つがあります
テコの原理
テコの原理は知っている方も多いのではないでしょうか
支点・力点・作用点の三つがある時に、力点に加えた力以上の力を作用点で発揮することができるというものですね
よく使われる説明としてはくぎぬきなどがよく使われますね
ハサミでこのテコの原理を用いている
せん断力
そして、二つ目がせん断力
あまり馴染みのない言葉かもしれません
このせん断力というのは、力の一種ですね
よくせん断力の説明でハサミが使われてしまいますが、
ハサミが一番イメージしやすいかもしれませんね
他に説明するとしたら、袋を開ける時にこのせん断力を使っている場合もありますね
どちらにしても、ものを切断するという言葉がふさわしいかもしれません
ハサミの原理
以上の、テコの原理とせん断力(せん断応力)が重要なポイントです
では、その二つがどのように関わってくるのでしょうか?
まず、前提として紙を切る時にある程度力を加えると破けますよね
つまり、紙には耐久力があるわけです
その分を超えてしまうと、破けたりするわけですね
そして、ハサミはこの耐久力を超えるのに優れているわけです
なぜかというと、先ほど挙げた二つのポイントがあるからです
一つ目のテコの原理は、そのままの通り力を大きくするってところに使われますね
そして、二つ目のせん断力(せん断応力)は物体を切る役割を担っていますが、
ハサミではこのせん断力を大きくすることができるわけですね
それは力を一点に加えることができるからです
よくあるのは圧力の話ですね
面積が小さいと圧力が大きくなる
これはせん断応力として話をすることができるわけです
ハサミでは、一部に力を加えることができるためせん断力が大きくなるということですね
このようにして紙に加わる力を大きくすることで、紙を切ることができるわけです
まとめ
ということで、ハサミでものを切る仕組みについてみていきました
よくテコの原理の例だけとか、せん断力だけという感じで語られがちですが
ハサミにもこの二つの点が重要ということがわかりました!