地震波はなぜ、速度入力、変位入力でなくて加速度入力?

質問

振動工学で地震波は、
速度入力、変位入力でなくて加速度入力
で解析を行うのが常識と言いますがなぜですか。

回答No.3

nanashisan_ · ベストアンサー

回りも一緒になって動いているので、測定できるのは加速度だけです。

お礼

なるほど、納得です。

回答No.2

noname#65504

地震の研究というのは明治時代に日本政府が海外からいろいろな学者を招聘し、日本の科学技術の普及に努めていました。

その中の１人が生まれて初めて日本に来て自身を体験し、学術的に興味を持って地震の研究を開始しました。
http://www.kahaku.go.jp/exhibitions/vm/past_special/2003/earthquake/recorder/egm.html

地震を調査するためには、地震を記録する装置が必要でした。地震を計測するためには変位・速度・加速度の形式が考えられていましたが、一般に変位系は大型になり、加速度計は小型に作れました。

昭和３０年代後半になると東京大学地震研究所などで建物地震観測などが開始されました。このとき使用されたのが明石製作所の加速度計とひずみ計でした。
しかしひずみ計では高周波成分の感度が悪くその後は地盤の測定以外で使用されるケースは少なくなりました。

一般にひずみ計や変位計は低周波、加速度計は高周波の測定に適用されます。建物などの構造物に影響する周波数は０．３Ｈｚ～１０Ｈｚ程度の範囲です。
この範囲が一番感度が高くデータが測定しやすく、開発が進んでいたのが加速度計でした。

このためその後は振動工学・耐震工学上の地震観測の主流は加速度計になりました（地震学などではもっと長周期が欲しいので他の形式が多かった。たしか気象庁も最近は加速度計による測定をしていたが以前は速度計を使用していたようです）。

現在地震計の主流は加速度計の中でも低周波が取りやすくなっているサーボ型加速度計が使用されています。

また、建築・土木より高い周波数を対象とする機械や公害分野ではより高い周波数に対応した圧電型などの加速度計がよく使用されています（こちらの分野では変位計などでは感度が悪すぎて利用できない）。

以上のように計測技術上加速度による計測が先行しましたので、加速度計によるデータが豊富にあることから加速度入力が利用しやすい状況にありました。

また単純な物理で力を表現すると、
力＝バネ係数＊変位＝減衰係数＊速度＝質量＊加速度で表されます。

減衰係数は現在でも正確に測定する技術はありません。バネ係数と質量は計算から求まりますが、質量の方なら手計算でも算出できるように簡単な項目です。

外力を表現する際に最も簡単にできるのが加速度によるものです。

以上のように解析技術上からいっても、加速度利用は便利でした。
地震工学の初期にはコンピュータなんて先ず利用する機会がなく、フーリエ解析ですら手計算で行うような時代でしたので、簡単な手法が利用されました。

そしてそれはコンピュータ技術が普及した後も、過去の技術蓄積とデータの豊富さから一般的に普及していったようです。

なお、最近は地震工学の部門でも力ではなくエネルギーとの対応がよい速度による記録・解析も行われるようになってきています。

回答No.1

tmsn4dp

参考までに、下記のＨＰをご覧になってください。

参考URL：

http://www.jsca.or.jp/vol2/15tec_terms/200403/20040320-1-1.html