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流体力学・材料力学・伝熱・アナログ回路の公式集 — 04 // インタラクティブ数式・公式辞典

ベルヌーイの定理、レイノルズ数、管摩擦損失、オイラー座屈荷重、梁の曲げ応力、丸軸のねじり、RCフィルタの遮断周波数をわかりやすく整理しています。

流体力学・材料力学・伝熱・アナログ回路の公式集P₁ + ½ρv₁² + ρgh₁ = P₂ + ½ρv₂² + ρgh₂

ベルヌーイの定理(流体力学のエネルギー保存式)

定常で非圧縮・非粘性の流れに沿う流線上で、静圧・動圧(速度水頭)・位置水頭の合計が一定に保たれる流体の基本原理です。

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流体力学・材料力学・伝熱・アナログ回路の公式集Re = (ρ · v · D) / μ = (v · D) / ν

レイノルズ数の公式 — 層流・遷移域・乱流の見分け方

流体の慣性力と粘性力の比を表す無次元数で、配管や境界層の流れが穏やかな層流か渦を巻く乱流かを判定する指標です。

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流体力学・材料力学・伝熱・アナログ回路の公式集h_f = f · (L / D) · (v² / 2g)

ダルシー・ワイスバッハの式 — 配管の摩擦損失水頭と圧力損失

直管内を流れる流体が管壁との摩擦によって失う水頭(圧力降下)を計算する、水理学・配管設計の標準公式です。

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流体力学・材料力学・伝熱・アナログ回路の公式集Q = (π · R⁴ · ΔP) / (8 · μ · L)

ハーゲン・ポアズイユの法則 — 円管内の層流流量公式

細い円管内を粘性流体が定常層流として流れるとき、体積流量が管半径の4乗に比例することを示す厳密解の公式です。

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流体力学・材料力学・伝熱・アナログ回路の公式集P_cr = (π² · E · I) / (K · L)²

オイラーの座屈荷重公式 — 細長い柱の臨界圧縮荷重

軸方向に圧縮力を受ける細長い柱が、材料の降伏よりも先に横方向へ急に折れ曲がる(弾性座屈する)限界荷重を求める材料力学の公式です。

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流体力学・材料力学・伝熱・アナログ回路の公式集σ_b = (M · y) / I = M / S

梁の曲げ応力の公式(オイラー・ベルヌーイ梁理論)

梁の断面に作用する曲げモーメント M と、中立軸からの距離に応じた引張・圧縮の垂直応力分布を結びつける構造設計の基本式です。

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流体力学・材料力学・伝熱・アナログ回路の公式集τ_max = (T · r) / J, θ = (T · L) / (G · J)

丸軸のねじりせん断応力とねじれ角の公式

トルク(回転力)を伝達する中実軸・中空軸に生じる最大せん断応力と、単位長さあたりのねじれ角を算出する機械設計の公式です。

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流体力学・材料力学・伝熱・アナログ回路の公式集f_c = 1 / (2π · R · C), τ = R · C

RCフィルタのカットオフ周波数と時定数の公式

1次RCローパス・ハイパスフィルタにおいて電力が半分になる −3 dB 遮断周波数、位相遅れ、およびステップ応答の時定数 τ = RC を解説します。

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