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引張における破断音の仕組みと金属棒の音の変わり方について
- 引張における破断音の仕組みは、急激に掛かっていた力が破断時になくなり、物体が急激に縮小することによる空気の震度が原因です。
- 金属棒の音の大きさや質は、金属棒の素材や特性によって変わります。
- S55C、S35C、SS400の丸棒試験片で引張試験を行った場合、音の違いは、各材料の物理的特性や強度などによって生じます。
- 金属
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学校のレポートですか？ 「考察しなければならないので・・・・・」 現象を分析して考え，文章として表現することを求められているのです。 ネットの検索能力を求められているのではありませんよ。 実際に引張り試験を行って，破断時の音を体験していれば，事実に従って 記述すればいいのです。 大きな音が発生したことしか記憶に無ければ，事実としては，それだけ しか書けません。やむを得ないことです。 その後は，ご自身の知っている知識を総動員して，音の発生するメカニズム 物性と発生する音の関係などを想像力で書けば良いでしょう。 大切なのは，事実と想像して記載したことをきちんと分けること。 少ない文章量で「正解」を書くことができれば，最も楽ができることを 期待していると思いますが，考えるプロセスを文章として表現する トレーニングと思って取り組んでください。 「考察」の進め方の方法論 一つの例です 音の大きさ，音質について 引張強さが発生メカニズムの主要な要素としたら，引張り強さの異なる 材料を試験したときの音はどのような傾向を示すと想定されるか。 降伏点または耐力(N/mm2)が発生メカニズムの主要な要素・・・・ 破断伸びが発生メカニズムの主要な要素・・・・・ 硬さが発生メカニズムの主要な要素・・・・・ 炭素成分量が発生メカニズムの主要な要素・・・・・ 上記の仮説を総合的にみて，どの仮説が事実に近いかで結論づける。 どの仮説も事実を説明できなければ，音の発生メカニズムは考えたこと以外 にあると結論づけるか，複合的なメカニズムと想定されるなどと結論づけ れば学校のレポートの「考察」として合格点もらえるでしょう。 音の性質について分析的に考えることも一つの方法 ・音の大きさ（音圧）空気の圧力変化の振幅は？ ・継続的な音か，単発的な音か 継続時間は？？ ・周波数成分は ？ 先日ＴＶ番組で，寺の梵鐘の音色の楽しみ方を放送していました。 突いた瞬間の音と余韻は明らかに性質が異なりますね。分析的に考える ヒントとして使えそうです。
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固有振動数
基本的には試験機からの発生音が大きな部分を占めると思います。 音の違いは、引っ張り速度や材料の伸び方に大きく影響されると思います。 伸びが有る材料では音が小さくなるように感じますがどうでしょうか。 又、降伏点が高い物は大きな音で音の質も高くなると思います。
音の発生のメカニズムをもう少し詳しく書きますと、試料が破断した際急激に縮小しますが、単に縮小するだけではありません。 一旦、縮小した後弾性力により伸びます、その後再び縮小し、また伸び、このように短時間に繰り返される振動が空気に伝わって音となって聞こえる訳です。 また、破断した際の試料の振動は試料チャックを通じて試験機にも伝わります。 その際、当然チャック部分や試験機からも音は出ます。 従いまして音の解析というものは単に試料の物性だけでなく、直径や長さ、そして試験機も含めた総合的な振動インピーダンスを考えないと意味がありません。 この場合はおそらく机上計算での比較は不可能だと思われますので、皆さんがおっしゃるように振動センサーや加速時計あるいはマイクを使って振動波形を取り、それをFFT解析して材料による音の違いをまとめるしかないと思います。
破断した材料が音を発しているならヒントにできそうなのは「ミュジック・ソー」や「シンバルの製造工程」でしょうか。 個人的な印象として楽器に使われる金属の音の塩梅は材質の多少の違いそのものより結晶状態や応力・残留応力の占める割合が高いと感じていますが、ドラム専門誌に「昔のスネアドラムは分子構造が変わって音が柔らかくなる」という記述もありましたよ（科学的な根拠については保障できません）。
いらない突っ込みかもしれませんが S55C 0.55% , S35 0.35%だと思いますが・・・。
音の三要素は音の高さ,大きさ,音色です。高さは波の高さ,大きさはエネル ギー,音色は波の形に因ります。 一方,引張りによる変化は荷重とひずみ,エネルギーはひずみとして蓄えられ ます。破断したときすなわちエネルギを開放したとき,蓄えられたエネルギは 重力エネルギー,熱,音に変換されます。試料の質量はさほど大きくないので ほとんどは熱と音に変換されます。大きな音が発生するのは自然です。また 棒材などは大きさ形状で固有振動数を持ちます。大きさや形状で破断音の音 色が変わるのは自然です。
小生もohkawaさんと同意見です。 考察ですから、結論とは違います。 もちさんが実際に実験して、感じたそのままを書けばよいと思いますよ。 ちなみに同じ材料の物でも、その物の強度はまちまちです。(メーカの生産ロットのばらつきもあるでしょう) 同じ材料でも強度が違えば当然発生する音も高い音、低い音、鈍い音と異なります。 それを実験中に肌で感じたままを書いたらどうでしょうか。 学生さんならなおさら、教授はそこに明確な回答を求めてないと思いますよ。
