機械力学とはどんな学問？機械設計の仕事にどう役立つかを解説します

「機械力学ってそもそもどんな学問？」

「機械設計の仕事にはどう役立つ？」

このような疑問を解決します。

こんにちは。機械設計エンジニアのはくです。

2019年に機械系の大学院を卒業し、現在は機械設計士として働いています。

本記事では、機械力学を学ぶ第1ステップとして「機械力学とはどういう学問か」について解説します。

この記事を読むとできるようになること。

今回は、機械力学を勉強するうえでも基礎となる内容です。

機械設計の仕事をやっていて、機械力学を勉強したいという方は、ぜひ本記事の内容を参考にしてください。

機械力学とは

機械力学とは、「機械が動くときの力と運動の関係」を明らかにする学問です。

機械がどのように力を伝達し、どのように運動するかにを勉強します。

具体例をあげると、ピストンの往復運動、歯車の回転運動、あるいはクランクシャフトのように直線運動を回転運動に変える動きなどです。

名前に「力学」と入っているとおり、機械力学では、高校の物理で習ったニュートンの運動の3法則（慣性の法則、運動の法則、作用・反作用の法則）を使います。

機械力学的には、「動力学」と言います。

また、「動力学」に加えて、幾何学（きかがく）の知識も必要です。

幾何学とは、図形の規則性を理解する学問のこと。

たとえば、モータの回転角度と対象物体の位置を計算するのに幾何学の知識を使います。

機械力学的には、これを「運動学」と言います。

このように、機械力学では、力と運動の関係を明らかにする「動力学」と、幾何学的な位置関係を明らかにする「運動学」の知識が必要です。

さきほど説明したように、機械力学は力と運動の関係を明らかにする学問です。

したがって、力が発生する製品を設計する場合には、機械力学の知識が使われます。

ここで、力の発生源としては、以下の例が挙げられます。