私たちの暮らしの中にある物理学を探してみると案外知らぬ間に恩恵を受けていたりするものです。なのにその内容がさっぱり理解できないとなるとちょっと勿体無い。日常から宇宙まであらゆる物理現象を探しておもしろ話として吸収すれば興味も湧くのでは？
石の重さだけで何百年も持つ石橋
長崎市にある眼鏡橋は、江戸初期に建造された現存する日本最古のアーチ型石橋です。この眼鏡橋は、接着剤やセメントを使わず、石材の自重のみで支えられています。重い石は本来なら下へ下へと沈んでいきます。しかしアーチ構造なら、沈みながら隣り合った石どうしが押し合い、強固にしまっていきます。上に重い物が乗ったとしても、さらに強固にしめつけられ、頑丈になっていくのです。
アーチ型石橋の起源は古く、紀元前4000年頃のメソポタミア文明までさかのぼります＊1。
◎ アーチ型石橋のつくり方
まずアーチを支えるための木製の土台（ 支保工） をつくり、その左右から輪石を敷き詰めていきます。ただし両端の足元には水平方向にも力がかかるので、足元が開かないように押さえる必要があります。アーチの両端を受けて固定する部分はとくに頑丈につくるか、岩盤を利用するなどの工夫が必要です。最後に中央の 楔 になる石（キーストーン） を打ち込み、壁石を敷き詰めたら完成です［図11ｰ1］。
◎ キーストーンの役割 キーストーンを最後に打ち込むことで、 キーストーンに接している左右の石が押してくる力の合力が重力とつり合います。このつり合いによって、アーチ型石橋が上からの力に強い構造になるのです。だからこそ、キーストーンを外すと、つり合いが崩れて石橋が崩壊します。文字通り「 楔 になる石」なのです。
◎ 卵の殻はなぜ割れにくい？ 生卵は机で叩いて簡単に割れるイメージがありますが、実は意外に丈夫で、とくに縦長の方向なら３～10kgw＊2 の重さにも耐えることができます。薄い殻なのに外から加える力に強いのは、アーチ構造をしているからです。殻の上から加えられた力は分解されて、隣の殻を押す方向にはたらきます。分解されたあとの力も決して小さくありませんが、アーチ型石橋のように、卵の殻も両側から押し合う力がはたらくので簡単には割れないのです［図11ｰ2］。卵の殻のような立体的なアーチはシェル構造とよばれ、教会やドーム球場、ダムの外壁などに広く応用されています。
アーチ構造はこのように上から押す力には強いのですが、横に引っ張られる力や、下から上に押す力には弱いものです。石橋なら、キーストーンはもちろんそれ以外の石でも１つ外れればすぐ崩れてしまいます。卵の殻の場合は、内側からの力に弱いので、ヒナは殻を破って出てくることができるというわけです。
確かに生卵を割るときには腹の部分？を何かにぶつけて割る。構造的に弱いところを狙ったわけではないが結果そのような事に。アーチ型の石橋にかかる力も同じような原理で古代文明でも見られる建築様式と言える。物理学と呼べる学問がなかった頃から経験則的に物理法則が使われていたのは驚きです。
ヒールで足を踏まれた経験者は少なくない
ハイヒール（パンプス） はカカト部分が大変硬く、なおかつ細いため、大変な凶器になる可能性があります。
ニュースサイトしらべぇ（「気になるアレを大調査！」するニュースサイト） では、全国の男女1,368名を対象に「ヒールの靴を履いた女性に足を踏まれ、痛い思いをした」経験があるかどうか、調査をしてみました。すると、全体で約２割の人が足を踏まれ痛みを感じたことがあると明らかになりました。
有名人がヒールで踏まれ、足を骨折したというニュースもありました。
2011年に、「千原兄弟」の千原ジュニアがヒールで踏まれ、左足第５指基節骨折で全治２か月と診断されました。新大阪駅の構内で、前にいた女性が急にバックしてきて、左足の小指にヒールが突き刺さって骨折して、救急車で大阪市内の病院に搬送され、約１か月のギプス固定と松葉づえによる歩行が必要になったのです。
ほかにも2013年には、人気ユニット・いきものがかりのギター・山下穂尊が東京・渋谷のスクランブル交差点を歩行中に女性にヒールで踏まれて骨折しています。
最近では満員電車に乗ることが減りヒールで足を踏まれるなんてことは無くなったが、やはり踏まれたら一点に力がかかるのでかなり痛いだろう。踏まれた部位によっては骨折する可能性もあり、とても危険。それと同時に踏んだ当人も捻挫するなど足首をひねるなんてことも。
身近にある物理法則を例に挙げながらわかりやすく解説。不思議に思ってたあれこれが解決します。モヤモヤの解消や明日使える小話としても優秀な身近な物理法則を学んで物理学へのアレルギーを解消しよう。
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