応力緩和を知っていますか? 物質の挙動と人間の心は似ているという話

応力緩和という言葉を聞いたことがありますか?

物質の挙動のひとつで、粘弾性学という分野で使われるものです。

この応力緩和という現象、なんだか人間の心に似ているのです。

今回は、応力緩和について簡単に説明して、人の心と似ていると思った理由を紹介します。

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応力緩和とは

まずは、学術的な話から始めます。

と言っても、わかりやすいので構えるひつようはありません。

応力とは

応力というのは、物体の内部に発生する力のことです。

簡単な例で説明しましょう。

固体に力を加えると変形して、加えた力と釣り合うような力が発生します。

外部応力

これが応力です(青い矢印)。

応力と釣り合うからそれ以上変形しなくなるので、応力が発生なければ、どこまででも変形していくことになります。

このように外部から力を与えたことで発生する応力を「外部応力」と呼びます。

内部応力

外から力を与えていなくても、物質内部に応力が発生していることがあります。

バイメタルをご存知ですか?

2種類の金属板を張り合わせたものです。

金属は温度が上がると膨張しますが、その膨張の仕方は金属の種類によって変わります。

バイメタルは、温度を上げると膨張しやすい金属の方から膨張しにくい金属の方に向かって曲がることになります。

バイメタル

温度によってスイッチをオン、オフするサーモスタットなどに使われているものです。

では、図のように金属を3枚重ねて、温度をかけたらどうなるでしょうか?

どちらかに曲がることはありません。

でも、真ん中にある膨張しにくい金属は膨張しやすい金属に引っ張られてしまいます。

内部応力

この状態では、外部から力はかかっていませんが、内部で応力が発生しているのです。

このように、物質の内部に引っ張られている部分と圧縮されている部分があるような場合の応力を「内部応力と呼びます。

内部応力は、異なる物質をつないだ場合だけでなく、単独の物質でも発生します。

内部応力を利用したもの

あえて内部応力を発生させて、それを利用したものもあります。
強化ガラスがその一例です。
ガラスは表面が少し傷つくと、それをきっかけに(引っ張られて)割れてしまいますが、強化ガラスでは表面に圧縮されるような内部応力をかけて傷がついても割れないようにしています。

残留応力

外部から力を加えたときの応力は、力を取り除くと消えてしまいます。

しかしハードな条件で外部応力の発生を繰り返したりすると、力を取り除いた後に内部応力が残ってしまうことがあります。

これを「残留応力」と呼びます。

応力緩和とは

固体の応力は放置していても消えないとされてます。

でも実際には、少しずつ応力は減少していきます。

特にプラスチックなどの「粘弾性体」と呼ばれるものでは、応力が少しずつ消えていく現象が顕著にみられます。

これを「応力緩和」と呼ぶのです。

温度を上げるなど、分子が動きやすい条件にすれば、応力の緩和は速くなります。

心との関係

繰り返し大きな外部応力が発生すると、残留応力が残ります。

残留応力が大きくなると、物体内に小さな穴などの欠陥が発生し、それが続くと破損してしまいます。

そうならないように、応力を緩和しなければなりません。

なんとなく、人間の心と似ていると思いませんか?

ちなみに応力は英語で “Stress(ストレス)“と言い、緩和すること を”Relax(リラックス)” と言います。

ちょっと、英語混じりで応力について説明してみましょう。

外部ストレスが繰り返されると、残留ストレスが溜まり、それをリラックスさせないと壊れてしまうことがある

物質の応力のことを言っているのか、人間の心のことを言っているのか区別がつかないと思いませんか?

※「応力緩和」は、英語で「Stress Relaxation」です。

壊れないためには

ストレスリラックス

残留ストレスで壊れにくいものはどんなものなのか、物質の性質から考えてみましょう。

柔らかいもの

まずひとつ目は「柔らかいもの」です。

柔らかいものは、外から力がかかった時に大きく変形します。

このいうものは、残留ストレス自体が小さいのです。

何かあったときに、心が大きく変化する(その場で怒ったり泣いたりする)方が、じっと耐えるよりストレスが溜まりにくいといったところでしょうか?

流動性がある

次に「流動性があるもの」です。

液体のように自由に変形するものは、ストレスはすぐに解消されます。

自由に変化できる傾向が強いものほど、ストレスがリラックスしやすいのです。

柔軟で自由な思考を持っているほど、ストレスが解消されやすいといったところです。

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ストレスを解消する

これを踏まえてストレスの解消方法を考えてみました。

「柔らかいもの」から類推して、

感情を大きく表現できることをやってみる

「流動性があるもの」から類推して、

心を自由に開放する時間を作る

くらいが思い浮かびます。

あくまでも、物質の挙動からの連想しただけなので、医学や心理学的な裏付けも何もありませんが、何となく参考になりそうな気がします。

以上、少し無理やりぎみなところもありますが、応力緩和は人間の心に似ているという説明でした。

それにしても、英語って上手くできてますね。


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