力学は、物体の運動、力、エネルギーに関する科学であり、機械設計やエンジニアリングにおける基本的な概念を提供します。このセクションでは、力学の基本的な原理と応用について説明します。
初心者の「なぜ？」 なぜ遠心力は外側に引っ張られる力なの？― 回転運動の基礎をやさしく解説 ―
コップの中の水をぐるぐる回すと、水が外側に押し付けられてこぼれそうになりますよね？これは「遠心力（えんしんりょく）」という力が働いているからです。でも、なぜ回しているだけで外側に引っ張られるのでしょうか？この記事では、初心者向けに遠心力の仕組みをわかりやすく解説します。
初心者の「なぜ？」 なぜバランスを取らないと機械は壊れるの？― 回転体の不釣り合いがもたらす振動と破損のリスク ―
「なんだか機械がブルブル震えてる…」「モーターの音が大きくなった…」そんな症状が現れたとき、原因の一つとして考えられるのが“バランス不良”です。この記事では、機械設計の中でもとても重要なテーマである「回転体のバランス」について、初心者にもわかりやすく解説します。
初心者の「なぜ？」 なぜ振動は機械にとって良くないの？― 共振と破損のリスクをやさしく解説 ―
機械が動いているとき、「ガタガタ」「ビリビリ」といった振動を感じたことはありませんか？実はこの振動、そのまま放置してしまうと、部品の破損や性能低下の原因になることがあるのです。この記事では、振動が機械にとってなぜ「良くない」のか、そして設計者がどのように対策しているのかを、初心者でもわかるように解説します。
初心者の「なぜ？」 なぜ慣性の法則は運動を続ける力なの？― 機械の安定性と挙動をやさしく解説 ―
「一度動き出したものは、勝手に止まらない」これは、中学校の理科でも学ぶ慣性の法則という考え方です。でも、実はこの慣性の考え方は、機械設計においてもとても重要なんです。たとえば、重い部品を急に止めたいのに止まらない…あるいは、精密な装置がピタッと動きを止められない…そんなとき、裏にあるのが「慣性」の力です。この記事では、なぜ物体は運動を続けようとするのか、そしてその性質が機械の動きや安定性にどう影響するのかを、初心者の方にもわかりやすく解説します。
初心者の「なぜ？」 なぜ「てこ」は小さい力で大きなものを動かせるの？モーメントの原理と機械設計への活用術
「てこを使えば、重いものもラクに持ち上がる」これは誰もが学校で一度は学ぶ「てこの原理」。では、なぜてこを使うと小さな力で大きなものを動かせるのでしょうか？そのカギとなるのが、「モーメント（力のモーメント）」という力学の考え方です。この記事では、てこの原理の基本から、機械設計への具体的な応用まで、初心者にもわかりやすく解説します。
初心者の「なぜ？」 なぜジャイロ効果は姿勢を安定させるの？回転体が生む“ブレない力”の正体
自転車が走り出すと倒れにくくなるのはなぜ？ドローンが空中で安定して飛んでいられるのはなぜ？ロケットや飛行機がまっすぐ進めるのはなぜ？――その秘密は、「ジャイロ効果」にあります。この不思議な現象は、“回転するものは、姿勢を保とうとする”という自然の法則に基づいています。今回は、機械設計にも関わる「ジャイロ効果」について、初心者にもわかりやすく解説します。
力学 薄い板を曲げると強くなるのはなぜ？― 断面剛性の向上効果をやさしく解説 ―
ペラペラな板がなぜ「曲げると強くなる」の？機械設計の現場では、「薄い板はそのままだと弱いけれど、折り曲げると驚くほど強くなる」という現象がよくあります。たとえば、✔ アルミのL字アングル（山形鋼）✔ プレス加工された筐体のリブ✔ ダンボールの折り目や補強ラインこれらはすべて、「板に曲げを加えることで剛性を高めている」設計です。では、なぜ“曲げる”だけで強くなるのでしょうか？その秘密は、「断面二次モーメント（＝断面剛性）」という力学の考え方にあります。
初心者の「なぜ？」 なぜトラス構造は強いの？三角形の安定性と力学の原理【機械設計入門】
「なんで橋や鉄塔に三角形が多いの？」橋、クレーン、鉄塔、さらには航空機の構造体など――世の中のあらゆる構造物に「三角形を組み合わせた形」が多く使われていることに気づいたことはありませんか？これは偶然ではなく、「三角形」という形が構造力学的にとても安定していて、壊れにくいからです。この三角形を組み合わせて構成された構造のことを「トラス構造」といいます。この記事では、機械設計の基礎知識として「なぜ三角形＝トラス構造が強いのか？」を、初心者にもわかりやすく解説します。
初心者の「なぜ？」 なぜ『安全率』って必要なの？機械設計の根幹を支える考え方
～壊れない設計の裏側には必ず「余裕」がある～「安全率ってなんのために入れるの？」機械設計を学び始めたとき、誰もが一度は抱く素朴な疑問です。例えば、材料の強度が100Nなのに、なぜ80Nや50Nまでしか使わないのか？なぜ「本当は持つのに余裕をもたせる」という設計をわざわざするのか？この考え方こそが、壊れない機械、事故を起こさない機械を作るための大原則なのです。この記事では、初心者にもわかりやすく「安全率の必要性」「使い方」「設計にどう取り入れるべきか」をご紹介します。
力学 【初心者向け解説】摩擦は敵か味方か？機械設計における『摩擦力』の賢い使い方【摩擦係数】
機械設計を始めたばかりの方がよく悩むテーマのひとつが「摩擦」です。「摩擦はなるべく小さくした方がいいんだよね？」「潤滑しないとダメ？」「でもブレーキやクラッチは摩擦を利用している…」✔ 摩擦は悪者なのか？✔ 設計ではどう扱うべきなのか？この記事では、機械設計における摩擦の役割や賢い使い方について、初心者にもわかりやすく解説します。
力学 たわみは許容範囲？梁の『しなり』を生かす設計とNG設計【初心者向け簡単解説】
機械設計や構造設計に携わり始めたばかりの方の中には、こんな疑問を持つ方も多いのではないでしょうか。「梁（はり）が少したわんでも大丈夫？」「たわみはゼロにすべき？」「たわみを活かす設計ってどういうこと？」実は「しなり（たわみ）を完全にゼロにすることは非現実的」ですし、場合によっては 「たわみを許容する・活かす」設計が最適な場合もあります。この記事では、初心者向けに✅ たわみはどこまで許容していいのか✅ たわみを活かした設計とは何か✅ NGな梁設計とは？✅ たわみに関する注意点・設計のコツをわかりやすく解説していきます。
力学 「円形支柱」と「六角支柱」の違いと使い分けをわかりやすく解説【強度と作業性】
機械設計において、装置のフレームやユニットの支柱としてよく使われるのが「円形支柱」と「六角支柱」です。見た目の形状は違いますが、実はそれぞれに明確なメリットと使いどころがあります。初心者の方の中には、「どっちを選べばいいの？」「見た目以外に何が違うの？」と迷うことも多いかと思います。この記事では、形状による強度の違いや、作業性・設計上の工夫ポイントについて、図解や例を交えてわかりやすく解説します。機械設計の現場で迷わず部品を選べるようになるための基礎知識として、ぜひ参考にしてください。