好奇心旺盛な子供たち: クモの糸は鋼鉄よりも強いとされているのに、なぜ簡単に切れてしまうのでしょうか?

ハル大学科学コミュニケーションおよび化学教授

マーク・ローチは、この記事から利益を得るであろういかなる会社や組織で働いたり、コンサルティングしたり、株を所有したり、資金を受け取ったりすることはなく、学術上の任命以外に関連する所属を明らかにしていません。

ハル大学は、The Conversation UK のメンバーとして資金を提供しています。

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クモの糸は鋼鉄よりも強いのに、どうしてそんなに簡単に切れてしまうのでしょうか? - ジョージ、10 歳、英国ヘザーセット。

質問ありがとう、ジョージ – 簡単な答えは、クモの糸は本当に、本当に、本当に薄いため、簡単に切れてしまうということです。 庭のクモの巣にある糸の幅はわずか 0.003 ミリメートルで、これは頭髪の 20 分の 1 以上の細さです。

しかし、クモの糸が鋼鉄と比べてどれだけ強いかを知るためには、もう少し解明する必要がある問題があります。

鋼は合金と呼ばれる材料であり、金属の混合物を意味します。 鋼の主な金属は鉄です。 鋼に何をさせたいかに応じて、他の金属が鉄に追加されます。

例えば、ナイフやフォークは錆びないステンレス鋼で作られています。 これを作るには鉄とクロムを混ぜます。

しかし、建物やクレーンを作るために非常に強い鋼が必要な場合もあります。 次に、鉄とチタンやバナジウムなどのさまざまな金属を混合する必要があります。

しかし、さらに強力な鋼もあります。 あなたの自転車はマレージング鋼と呼ばれるもので作られている可能性があり、鉄、ニッケル、コバルト、モリブデン、チタン、アルミニウムで作られています。

シルクはスチールとはまったく異なる素材です。 それは実際にはタンパク質であり、髪や爪と同じものから作られています。

私たちはさまざまな仕事に鋼を使いますが、クモも同様にあらゆる種類の物に糸を使います。 そして、私たちの鋼鉄と同じように、クモも仕事ごとに異なる糸を必要とします。

ヨーロッパによく見られる庭のクモを見てみましょう。この愛らしい生き物は、2 種類の糸を使って美しい丸い巣を張ります。

ウェブのスポークはドラッグラインシルクで作られています。 これは強度があり、わずかに伸縮性があるため、ウェブの主要なサポートを作成するのに適しています。

ウェブの残りの部分はフラッグシルクで作られており、強度は劣りますが非常に弾力性があるため、大きなハエがウェブに衝突したときの衝撃を吸収するのに非常に優れています。

しかし、クモの世界のチャンピオンコンストラクターはダーウィンバークスパイダーです。 キッチンテーブルほどの大きさの巨大な巣を作ります。

これらは、川を越えて伸びる絹糸で木に吊るされることもあります。 これらの巣が所定の位置に留まるように、クモは非常に強力な絹糸を使用します。

さて、これらのさまざまな材料の強度について科学者が知っていることに基づいて、鋼鉄とクモの糸を比較し、それらがどれだけ強いかを確認するためにいくつかの計算を行いました。

それぞれの素材の糸の太さが約 1 ミリメートルであると想像してください。これはピンの頭の幅とほぼ同じです。 壊れる前に誰がそれらにぶら下がることができたでしょうか？

最も弱いのはフラッグラインシルクです。10歳の女の子はおそらくこれの糸でスイングすることができますが、これより重いものはありません。

次に登場するのは、チンパンジーがぶら下がっても大丈夫な高張力鋼です。

ドラッグラインのシルクは、スパイダーマンのような小柄な大人をサポートします。

次にダーウィン樹皮のクモの糸があり、パンダよりもはるかに大きなものがこれに登ろうとすると切れてしまいます。

そして最後に、ゴリラは太さ 1 ミリメートルのマルエージング鋼の糸からぶら下がっても大丈夫です。