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2008年08月07日

チョコ：いきなりだけど、鉄と木はどっちが強いと思う？

ミ　ミ：鉄に決まってるでしょう！?



チョコ：そうとは限らないよ。こういう問題を考えるとき、ポイントは、条件を同じにして比べることなんだ。

ミ　ミ：どういう条件で比較すると良いの？

チョコ：建築材料の場合、重さ当たりの強さで比べるのが良いんだ。より軽い材料で、同じ強さが発揮できれば、軽い材料の方が使いやすいよね。

ミ　ミ：なるほど！で、結果は？

チョコ：同じ重さの鉄と木を比べると、木のほうが強いんだ！

ミ　ミ：本当なの？

チョコ：うん！

ミ　ミ：どのくらい違うの？

チョコ：木と鉄を比べると、引っ張り強度は鉄の約４倍、圧縮強度は鉄の約２倍。木とコンクリートを比べた場合には、引っ張り強度はコンクリートの約２００倍、圧縮強度はコンクリートの約10倍もあるんだ。【注①】木=杉の場合。引っ張り強度・圧縮強度とは、材料を引っ張ったり、圧縮したときに、その材料が壊れる限界の数値です。

ミ　ミ：軽い割には強いというわけね。でも、どうして木材は強いの？

チョコ：それは、木材の構造にあるんだ。木材は、無数の細胞（部屋）で出来ているんだけど、その壁はセルロースとリグニンで作られているんだ。

ミ　ミ：セルロース、リグニンと言われても、まったく分からないわ。



チョコ：セルロースは「鉄骨」、リグニンはその間をふさぐ「コンクリート」にたとえられるんだ。セルロースが束になったミクロフィブリルという繊維の強度は、鋼鉄の５倍以上の強さを持つから、鉄よりも強くなるわけなんだ。

ミ　ミ：でも、木は鉄に比べて火に弱いでしょう？

チョコ：大きな板や太い角材は、鉄より火に強いんだ。

ミ　ミ：どうして？

チョコ：当たり前の話なんだけど、火は酸素がないと燃えないからね。木は火がつくと表面が炭化して、この1～２㎝の炭化層が酸素の供給を遮断（しゃだん）するから、１０００度近くの温度にも耐えられると言われているんだ。【注②】鉄は６００度を超えると強度が低下し、７２０度で変形が大きくなります。

ミ　ミ：なるほど、見直したわ！

チョコ：僕のこと？

ミ　ミ：違うわ、「木」のことを！