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超高層が地震で揺れないワケ

例え話でわかりやすく説明します

高さ300mを競う都会の超高層ビル。今や見慣れた風景です。

ところでこの超高層、いまさらですが地震で大きく揺れないのでしょうか。 ポキッと折れたりしないのでしょうか。
そんなこと、想像もしたくないですが。。(^^;)

その理由ですが、超高層は高いがゆえに地震ではあまり揺れないのです。
どういうことでしょうか。

J-POPと、クラブのダンスに例えて説明します


トツゼンですが、もしアナタが友達に。。

「今度の土曜、渋谷のクラブにいかな〜い?」

    。。と誘われたとしたら。。どうしますか?

いやいやアタシ踊れないし(゚ー゚;A アセアセ。。と、戸惑うかもしれません。


■J-POP ヒット曲の"BPM"
少し話がズレますが前準備として次の様なお話をします。
J−POPヒット曲のテンポ=BPMのお話です。

BPMって何ですか?(・◇・)
はい。BPMとは歌のテンポを表す音楽用語でBeat Per Minuteの略です。
1分間に四分音符を打つ数を表します。

上はきゃりーぱみゅぱみゅの「ファッションモンスター」のサビの譜面です。
こちらを見ると、「ファッ・ション」の所が四分音符になっています。
BPMとはこのリズム、テンポで手を叩いていった時に1分間で手を何回叩くか、ということです。

以下でJ−POPの曲を3つピックアップし、それぞれのBPMを調べてみます。

ではまずそのファッションモンスター。きゃりーの一番のヒット曲。
(下の画像クリックでyoutubeへ)
ライブではラストを飾る曲とのこと。カラオケでも盛り上がれる曲です。
PVもスバラしい(**)スカッとする曲です。

いかん。スキなんでムダ情報並べてしまいました(*o*)
で。。。この曲のBPMは。。。160。ハイテンポと言えます。

次は三代目Jソウルブラザーズの「C.O.S.M.O.S.〜秋桜〜」。
しっとりとした歌。合コンの二次会で女子の前で歌いあげてみたい曲です。

こちらのBPMは92。さっきよりテンポを落としてミディアムテンポです。


最後に秋川雅史、「千の風になって」。
バラードと言えます。難易度も高め。
カラオケで歌っても盛り上がるどうかかはビミョーです(-"-;A
どうしても歌いたければ「ヒトカラ」にした方がいいかもしれません。

そんなこの曲。。BPMは76。スローテンポと言えます。

■ダンスのテンポも色々
さて、このようにJ-POPにも色々なBPM=テンポのものがあるわけですが、
もし仮に、これらをバックに踊るとしたら。。 どれにしますか?
やっぱテンポのいいファッションモンスター?
いいやオレは「C.O.S.M.O.S.」で本家J.SOUL Bばりのダンスを披露するんだ、という男子もいるかもしれません。

同じようにダンスにも色々なテンポがあります。
クラブミュージックのようなハイテンポ、 社交ダンスのようなミディアム。
そしてフラダンスや盆踊りのような誰でも踊れるスローテンポ。
ダンスは好みに応じてそれぞれのテンポに合わせて踊ればいいのです


■建物も「踊る」のにスキなテンポが
さて、ここからが建物の話です。

実は建物にも「踊る」のにスキなテンポというのがあります。
「踊る」とは、「揺れる」と言うことです。
ダンスフロア=地面が揺れると、それに応じて建物くん達が「ダンスする」と言う訳です。

この時の大きな特徴として次のようなものがあります。
それは、建物くん達は自分のスキなテンポ=地面の揺れ以外では踊らない ということです。
好みがうるさいのです(*o*)

そして建物くんたちは 身長が高い=高さが高いほど遅いテンポがスキな傾向があります。



上の「戸建て住宅」くん、「中層マンション」さん、「超高層」くん。
3人は背の高さに応じ、ゆっくりなテンポがスキです。
そして彼らは自分のスキなテンポ以外では踊らないのです。


この3人が仲良く渋谷のクラブ(旧ディスコ。笑)に来たとします
そこへ、DJであるDJオズマ、いやDJナマズ君が景気付けに
「ファッションモンスター」を掛けたとします。
するとハイテンポがスキな戸建住宅くんは大喜び。狂ったように踊り出します。

しかし他の二人は知らんぷり。
「子供っぽい」とか何とか言いつつ微動だにしません

次の曲は「COSMOS」。するとミディアムテンポがスキな中層マンションさんの出番。
カラダ揺らして踊り出します。

しかしやっぱり残りの二人は知らんぷり。
超高層くんはまだ踊らせてもらえないの?と不満ぎみ。

■固有周期、共振
ここでちょっとだけ専門用語で整理します。

物体が揺れるには、それが揺れるのにスキなテンポがあり、 これを固有周期と言います。
ある物体が揺れるのに固有の周期=テンポ、と言うわけです。

右図のAのような逆さになった振り子状のものがあったとします。
これを固有周期に近いテンポで揺すると大きく揺れ、そうでないBの時はあまり揺れません。
Aのように固有周期で揺すられることを共振と言います。

共振している時、その物体には大きな力が掛かります。なんとなく想像できるかと思います。 正確には大きな加速度がかかっているからです。

物体にかかる力はニュートンの第2法則よりF=ma。(F=力、m=質量、a=加速度。)
これより固有周期=スキなテンポで揺すられているときは大きな力が生じます。
逆にそれ以外、Bの時はあまり力は掛かりません。


少し整理します

物体は揺れるのにある特有のテンポ、周期があり、これを固有周期と言う。
物体は固有周期以外では揺れない。
物体が固有周期で揺すられることを共振と言う。
共振しているとき、その物体には大きな加速度と、その結果大きな力がかかる。
共振していない=固有周期以外で揺すられているときは加速度も力も小さい。


さっきの3人は背の高さに応じて共振するテンポ=固有周期があって、
それ以外では踊らない、ということだったワケです。


■どの曲掛ける? DJナマズの好み

ダンサー=建物くん達の好みは分かりました。
ところでDJナマズ君にも好みがあるのでしょうか。

そのDJナマズ君は早いテンポでダンスフロア(地面)を揺らすのが得意です。
やっぱみんなのノリがいいからでしょうか。
ナマズ君、超高層くんがスキなスローテンポの曲はスキではありません。

このナマズ君の好みのため、超高層くんはダンスフロアでは踊らせてもらえません.。
超高層くん、出番がないのです。

このため、超高層は地震でもあまり揺れない のです。



最後に整理します

物体は揺れるのにある特有のテンポ、周期があり、これを固有周期という。
建物の固有周期は建物が高いほど長い(=スローテンポ)。
地震の時の地面の揺れに超高層くんがスキなスローテンポのものは少ない
その結果、超高層くんは踊らせてもらえない
よって超高層は地震でもあまり揺れない。共振しない


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