弾性（読み）ダンセイ

デジタル大辞泉

だん‐せい【弾性】

外力で変形した物体が、力を取り去るともとに戻ろうとする性質。

出典　小学館

精選版 日本国語大辞典

だん‐せい【弾性】

1. 〘 名詞 〙 物体に力を加えると形や体積に変化を生じ、この力を取り除くと、またもとに戻る性質。
   1. [初出の実例]「凡万物皆多少の弾性あり」(出典：理化新説（1869）二)
   2. 「自然」(出典：<出典>)

出典　精選版 日本国語大辞典

日本大百科全書(ニッポニカ)

弾性
だんせい

ばねやゴムを伸ばして放すと長さは元に戻る。このように物体に力を加えると変形するが、力を除くと元の形に戻るとき、この物体は弾性をもつという。固体だけでなく、注射器の先をふさいでピストンを押して離すと元に戻ることからわかるように、液体や気体も圧縮に対して弾性を示す。弾性体に加えた力があまり大きくない範囲では、力と変形とは比例する（これを線形弾性という。フックの法則が成り立つ）。この力と変形の比をその物体の弾性スティフネス、その逆数を弾性コンプライアンスという。

　弾性スティフネスは、その物体の性質（弾性率）だけでなく、物体の寸法によって変わる。たとえば物体を一方向に伸ばすとき、張力は力Fを物体の断面積Aで割った量であり、伸びのひずみは伸び量Δlを元の長さlで割った量であるから、
　弾性スティフネス＝F/Δl＝(ヤング率)×(A/l)
となる。ここでヤング率は弾性率（応力とひずみの比）の一種で、物質固有の性質である。つるまきばねの場合、伸びの弾性スティフネスは
　　πr⁴G/2lR²
である。ここでlは針金の全長、rは針金の半径、Rはつるまきばねの半径、Gは針金のずり弾性率である。

［和田八三久・西　敏夫］

弾性エネルギー

ばねを外力によって伸ばすときは、外力がばねに仕事をする。逆にこのばねが元に戻るとき、ばねにつながれたものに仕事をすることができる。すなわち、ばねを伸ばすときに外からした仕事は、伸びたばねの中に位置エネルギーとして蓄えられている。このエネルギーを弾性エネルギーという。弾性体を伸ばす場合でいうと、弾性エネルギーUは、Sを弾性スティフネスとして、

となる。Eはヤング率である。(Al)は弾性体の体積であるから、
　　(1/2)E(Δl/l)²
すなわち一般に
　　(1/2)×(弾性率)×(ひずみ)²
が単位体積当りの弾性エネルギーである。これを弾性エネルギー密度という。

［和田八三久・西　敏夫］

弾性波

ばねにおもりをつるして伸ばして放すと、おもりは元の位置に戻ったとき、なお上向きの速度をもっているから、さらにばねを縮めて上に昇り、以下上下の振動を繰り返す。これはおもりが質量（慣性）をもっているために、おもりの運動エネルギーとばねの弾性エネルギーとの間でエネルギーのやりとりが繰り返されるからである。これを弾性振動という。

　一般に物体は弾性とともに密度をもっているので、一度、物体のどこかにひずみを与えると、このひずみは物体中を弾性振動の波として伝わっていく。これを弾性波（あるいは広い意味での音波）という。等方的な弾性体では一般に二つの独立な弾性率（体積弾性率とずり弾性率）があることに対応して、2種類の弾性波があり、一方は縦波(たてなみ)、他方は横波(よこなみ)である。両者の伝搬速度は、体積弾性率K、ずり弾性率Gを用いて、

となる。ρは密度である。

　液体や気体ではG＝0であるから横波は存在せず、

となる。βは圧縮率である。この縦波を圧縮波ともいう。通常の場合、縦波における体積変化は断熱的におこるので、これらの式のKやβは断熱体積弾性率や断熱圧縮率である。

　耳に聞こえる音は、空気中を伝わる弾性波（圧縮波）であり、地震の波も地殻中を伝わる弾性波である。物体の内部を伝わる弾性波のほかに、表面を伝わる表面波、細い棒や板の中を伝わる弾性波もある。

［和田八三久・西　敏夫］

弾性の限界

外力が大きくなると、弾性の範囲内でも力と変形とは比例しなくなる（非線形弾性）。この限界を比例限界という。さらに外力を大きくすると、破壊してしまう物質もあるが、金属などでは、外力を取り除いても元に戻らない変形を示す。これを塑性変形あるいは塑性流動という。この塑性流動の始まる点を弾性限界という。さらに変形を増大させれば破壊する。この塑性流動や破壊の仕方は、弾性率とは違って、同じ物質でもその材料のつくり方などによって大きく変わる。

［和田八三久・西　敏夫］

物質が弾性をもつ理由

物質が弾性をもつのは、一つには、物質を構成している分子や原子の間に力が働いていて、物体が変形して分子の間隔が変わると、元（エネルギーの低い状態）に戻ろうとするからである。もう一つの理由は、分子が熱運動をしていて、できるだけ無秩序の状態（エントロピーの大きい状態）に戻ろうとするからである。一般の固体や液体の弾性は主として前者により、気体やゴムの弾性は主として後者による。

［和田八三久・西　敏夫］

『野田直剛・谷川義信・須見尚文・辻知章著『基礎弾性力学』（1988・日新出版）』▽『阿部武治・清水茂俊・山田勝稔著『現代機械工学シリーズ4　弾性力学』（1991・朝倉書店）』▽『高橋邦弘著『弾性力学の基礎』（1998・コロナ社）』▽『中原一郎・渋谷寿一・土田栄一郎・笠野英秋・辻知章・井上裕嗣著『弾性学ハンドブック』（2001・朝倉書店）』

[参照項目] | 音波 | 可塑性 | 地震 | フックの法則

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)

改訂新版　世界大百科事典

弾性 (だんせい)
elasticity

固体に外から力を加えると，力に応じて固体は変形する。力が小さい間（正確には応力が小さい間）は，力を0に戻すと形も元に戻る。このような性質を弾性といい，力を取り除くと元の形に戻る変形を弾性変形と呼ぶ。elasticityは引きのばしやすいという意味のギリシア語elatosに由来する。力をだんだん大きくしていくと，ついには，力を0に戻しても変形が残ってしまう。これは塑性と呼ばれ，原子どうしのつながりがつなぎ替えを起こし，新しい安定な配置に移ることによるものである。弾性を示す応力の限度を弾性限度という。ふつう液体や気体では一般の変形に対しては弾性を示さないが，静水圧による体積の変化に対しては弾性を示す。

ひずみと応力

弾性変形は，外から加えた力により，原子の配置が安定な構造からわずかに変化することによるもので，この変形をひずみと呼ぶ。ひずみには，伸びを表すひずみとずれを表すひずみがある。後者は，上下に並ぶ原子の位置が横方向にずれることを表す。物体の中に，小さな体積部分を考え，この部分がひずむとき，この体積部分の表面に隣接部分から力が加わって変形したと考える。物体の中の原子の配置は，外から力を加えない状態でいちばんエネルギーの低い状態にあるから，原子の配置をわずかに変化させると，必ずエネルギーの高い状態になる。したがって，ひずみを生じさせるには，面を通して，エネルギー増加分だけの仕事をせねばならない。これが応力の原因である。逆にいえば，ひずみが生じている物体はそれだけエネルギーを蓄えていることになり，このエネルギーを弾性エネルギーと呼ぶ。伸びのひずみを起こす応力は，面に垂直な方向の力（伸びの応力）であり，また，ずれのひずみを起こさせる応力は面に平行な力である。

　ひずみが小さい範囲では，応力とひずみの大きさの間に比例関係が存在する。この関係はフックの法則と呼ばれており，その比例係数が弾性係数である。フックの法則が成り立たなくなるところ（応力の大きさで表される）を比例限度といい，弾性限度とほぼ同じ値であるが，一般には弾性限度より若干小さい。比例限度をこえるひずみの大きいところでは，高次弾性を考えねばならないが，ふつう，弾性限度の範囲内では，近似的に比例関係が成立しているとして取り扱ってさしつかえない。

　弾性係数としては，伸びのひずみと応力の関係を与えるヤング率，ずれのひずみと応力の関係を与える剛性率（ずれの弾性係数），静水圧（すべての方向に一様な圧力）による体積変化の割合を与える体積弾性率などがある。また，ある方向に伸び（あるいは縮み）のひずみを生じさせたとき，その方向と垂直な方向に逆符号のひずみ（伸びに対しては縮み，縮みに対しては伸び）が生ずるが，この二つのひずみの割合をポアソン比と呼ぶ。

　応力の大きさが弾性限度をこえると，応力が0になってもひずみが残る。このひずみを永久ひずみ，または残留ひずみという。また金属などでは弾性限度をこえて応力を加えた場合，応力が一定に保たれていても変形が連続的に進むようになる。このときの応力を降伏点という。

　外力を加えて生じた応力が弾性限度内であっても，力を取り除いて元の平衡状態に戻るまでには有限の時間を要する。これを弾性余効という。また弾性限度内の応力を発生してからこれを0にするとき，応力が増加していくときと減少していくときとでは応力の値が同じであってもひずみの値は異なる場合がある。この現象は弾性ヒステリシスと呼ばれる（ヒステリシス）。

　ひずみの大きさを測る方法としては，細い金属線を物体にはりつけ，物体の変形に伴って金属線も同時にひずむことを利用して，その電気抵抗の変化を測定する方法などが使われる。また，複雑な形をした物体に力を加えたとき，物体の中には，複雑に変化する応力の分布ができるが，これらの応力は光弾性を利用して解析される。
→応力　→ゴム状弾性　→歪（ひずみ）

弾性波

物体の中で，時間的に変動するひずみの波を弾性波と呼ぶ。弾性波には，体積の変動を伴う縦波とずれのひずみを伴う横波がある。固体の中を伝わる音波は，弾性波である。固体の中に急に割れ目が発生すると，そこから弾性波がまわりに伝わっていくので，それを測定して，割れ目の発生を知ることができる。地球の中で割れ目に沿ってずれが生じたとき，まわりに出ていく弾性波が地震の波である。このときは地球の表面を伝わる弾性波が重要である。
執筆者：二宮 敏行

出典　株式会社平凡社「改訂新版　世界大百科事典」

百科事典マイペディア

弾性【だんせい】

物体に応力を加えると，変形（ひずみ）を生じるが，応力がなくなればひずみが消え原形に戻る。このような性質を弾性といい，力を取り除くと元の形に戻る変形を弾性変形という。一般に固体は応力が小さい間は弾性を示すが，応力がある値（弾性限度）を越えるとひずみの一部または大部分が残って塑性をも示すようになる。また一般に応力が小さい間はフックの法則が成り立つが，これが成り立つ限度の応力を比例限度という。弾性限度と比例限度はだいたい同じ程度で，どちらが大きいかは材料により異なる。材料の弾性の度合は各種の弾性率より表される。
→関連項目応力集中｜コーシー｜固体｜ゴム状弾性｜弾性波｜粘弾性

出典　株式会社平凡社

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

弾性
だんせい
elasticity

物体に力を加えているときに生じた変形が，力を除くともとに戻る性質。弾性をもつ物体を弾性体という。形の変化に対するものを形状弾性，体積の変化に対するものを体積弾性という。たいていの物体は，加える力が小さい間は弾性をもつが，ある限度をこえて力が大きくなると力を除いても変形がもとに戻らなくなる。この限度を弾性限度という (→比例限度 ) 。またもとに戻らない性質を塑性，その変形を塑性変形 (→永久ひずみ ) という。

出典　ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

化学辞典 第2版

弾性
ダンセイ
elasticity

物体が外力によってひずみを受けたときにもとに戻ろうとする性質．限界以下では，ひずみに比例した応力が生じる．これをフックの法則といい，その比例係数を弾性率という．ひずみによって蓄えられたエネルギーを，弾性エネルギーあるいはひずみエネルギーとよぶ．

出典　森北出版「化学辞典（第2版）」

世界大百科事典（旧版）内の弾性の言及

【弾力性】より

…経済理論において，二つの変数が関数関係でつながっている場合，その2変数のパーセンテージ変化の比を用いて両変数の関係を記述することがある。この比を一般に弾力性と呼ぶ。いろいろな種類の弾力性が定義されうるが，この概念の考案者の一人であるA.マーシャルは，需要曲線や供給曲線の価格弾力性という形で初めて定義した。需要の価格弾力性は，人々が需要したいと望む財の数量(q)はその価格水準(p)に依存しているが，この財の価格の微少変化割合(⊿p/p)がどの程度の需要量の変化割合(⊿q/q)をもたらすか，という点に注目する。…

※「弾性」について言及している用語解説の一部を掲載しています。

出典｜株式会社平凡社「世界大百科事典（旧版）」