ForHosting KIT · 開発者向けツール

固体の音速計算

この固体音速計算ツールは、細く均一な棒に沿って小さな縦方向の乱れが伝わる速さを推定します。材料のヤング率をパスカル、密度を1立方メートル当たりのキログラムで入力すると、一次元の関係式 c = sqrt(E/rho) を適用します。結果はメートル毎秒とキロメートル毎時で表示されます。細い棒の仮定が成り立つ場合に、材料比較、工学計算の確認、授業での演習、初期設計の概算にご利用いただけます。

● Beta無料・ブラウザ内で実行

無料で実行 API仕様を見る

ご利用方法ウェブAPIメールTelegramアプリ近日

この固体内音速の結果が表すもの

固体中の音は、弾性変形と慣性によって伝わる機械的な乱れです。長く細い棒を縦波が進む場合、ヤング率は材料が軸方向のひずみに抵抗する強さを表し、密度は加速しなければならない質量を表します。剛性を密度で割って平方根を取ると、固有の伝搬速度 c = sqrt(E/rho) が得られます。一般に、ヤング率が大きいほど予測速度は上がり、密度が大きいほど下がります。本計算では、ヤング率にパスカル、密度にキログラム毎立方メートルという整合した SI 単位を使用します。得られる値は理想化した棒を進む軸方向の波面の速度であり、音量、周波数、減衰、特定の振動点の移動速度を示すものではありません。

入力値を慎重に選び、式を正しく解釈してください

モデル化する材料、温度、方向、状態に対応したヤング率をご使用ください。合金、熱処理、結晶粒の向き、空隙率、組成などにより、公表値は異なることがあります。密度も同じ材料状態の値を選び、両方に正の有限数を入力してください。特に単位には注意が必要です。ギガパスカル表記の値は、入力前に10億倍してパスカルへ換算します。たとえば 200 GPa は 200,000,000,000 Pa です。本ツールは材料特性を検索せず、単位を推測して変換することもありません。速度は平方根に依存するため、入力の一方が小さく1パーセント変化すると、速度はおよそ0.5パーセント変化します。剛性と密度は逆向きに作用します。

細い棒の近似が適切な条件をご確認ください

ここで用いる式は、横寸法が対象波長より十分小さく、変形が主に軸方向となる細長い棒の縦波に適した関係式です。実際の固体には複数の波の種類があり、速度が本結果と一致するとは限りません。大きな三次元等方性物体の縦波速度には、ポアソン比などの追加の弾性定数も関係し、せん断波には別の式が必要です。形状、境界、分散、接合部、異方性、損傷、温度も測定値を変化させます。本結果は、微小ひずみを受ける均質な線形弾性材料の初期推定値としてお使いください。安全性に関わる超音波検査、構造診断、精密な時間測定では、実際の形状に適したモデルを採用し、材料特性と結果を実験で検証してください。

活用例

棒材料を比較する

軸方向の波を伝える金属、樹脂、セラミックス、複合材料について、剛性と密度の比を比較できます。

実験室での推定を確認する

測定したパルス伝搬時間と比較する前に、細い棒の理論速度を計算できます。

工学学習に活用する

ヤング率、密度、棒の縦波に関する次元解析や数値演習をご確認いただけます。

よくある質問

どの式を使用しますか？

c = sqrt(E/rho) を使用します。E はパスカル単位のヤング率、rho はキログラム毎立方メートル単位の密度です。

料金はいくらですか？

API の料金は1計算当たり $0.002 です。ブラウザー版では同じ決定論的な計算をローカルで実行できます。

ヤング率をギガパスカルで入力できますか？

先にギガパスカルの値を 1,000,000,000 倍し、パスカルへ換算してから入力してください。

大きな固体の縦波速度も計算できますか？

いいえ。本計算は細い棒の一次元縦波速度を求めます。三次元のバルク波モデルには追加の弾性情報が必要です。

実験値が異なるのはなぜですか？

材料状態、温度、異方性、形状、境界、分散、不確かさ、波の種類によって測定速度が変わるためです。

開発者向け — APIアクセス

このページの機能はすべてAPIからも利用できます。自社システムに組み込みたいチーム向けのセクションです。それ以外の方は上のツールをそのままお使いください。

エンドポイント

POSThttps://api.kit.forhosting.com/optics/speed-of-sound-in-solid

Bearerトークンで認証し、POST1回でタスクをキューに登録します。結果はWebhookまたは署名付きリンクで受け取れます。

お使いのスタックから呼び出す

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/optics/speed-of-sound-in-solid \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"young_modulus_pa":200000000000,"density_kg_per_m3":7850}'

const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/optics/speed-of-sound-in-solid", {
  method: "POST",
  headers: {
    "Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
    "Content-Type": "application/json"
  },
  body: JSON.stringify({
    "young_modulus_pa": 200000000000,
    "density_kg_per_m3": 7850
  })
});
const { task_id } = await res.json();

import os, requests

res = requests.post(
    "https://api.kit.forhosting.com/optics/speed-of-sound-in-solid",
    headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
    json={
    "young_modulus_pa": 200000000000,
    "density_kg_per_m3": 7850
},
)
task_id = res.json()["task_id"]

<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/optics/speed-of-sound-in-solid", false, stream_context_create([
  "http" => [
    "method"  => "POST",
    "header"  => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
    "content" => '{"young_modulus_pa":200000000000,"density_kg_per_m3":7850}',
  ],
]));
$task = json_decode($res, true);

body := bytes.NewBufferString(`{"young_modulus_pa":200000000000,"density_kg_per_m3":7850}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/optics/speed-of-sound-in-solid", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)

リクエスト例

{
  "young_modulus_pa": 200000000000,
  "density_kg_per_m3": 7850
}

レスポンス例

{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "optics.speed_of_sound_in_solid",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

非同期APIです。task_idは即時に返ります。ポーリングは1秒あたり1リクエストまでです。

料金

1リクエストあたり$0.002

単価はすべて公開しています。トークン換算や独自クレジットはありません。失敗したタスクは課金されません。

エラー

HTTP	コード	意味
`401`	`unauthorized`	APIキーが無効か、指定されていません。Authorizationヘッダーを確認してください。
`402`	`insufficient_balance`	残高が不足しています。チャージ後に再度お試しください。
`404`	`unknown_type`	指定されたタスクタイプは存在しません。タイプ名を確認してください。
`429`	`rate_limited`	リクエストが多すぎます。しばらく待ってから再度お試しください。

KITの完全なドキュメントを見る →