せん断波速度とは？
せん断波速度（Vs）とは、横波すなわちS波（二次波）が固体中を伝わる速さのことです。縦波であるP波（圧縮波）とは異なり、せん断波は進行方向に対して垂直に粒子を変位させるため、流体中を伝わることはできません。Vsは地震学、地盤工学、材料科学における基本的なパラメータであり、地盤の剛性や岩盤の特性、金属や複合材料の弾性挙動を評価する際に広く用いられます。
本ツールの使い方
材料のせん断弾性係数Gをパスカル（Pa）単位で、質量密度ρをキログラム毎立方メートル（kg/m³）単位で入力してください。計算ツールはせん断波速度をメートル毎秒（m/s）で出力し、あわせてキロメートル毎秒（km/s）への換算値も表示します。結果がm/sで正しく得られるよう、入力値は必ず一貫したSI単位で揃えてください。
計算式の解説
用いる基本式は $$V_s = \sqrt{\dfrac{\text{Shear Modulus }G\text{ (Pa)}}{\text{Density }\rho\text{ (kg/m}^3\text{)}}}$$ です。せん断（剛性）弾性係数Gは、せん断応力を受けたときに形状変化に抵抗する材料の強さを表し、\(\rho\)はその密度を示します。剛性が高い（Gが大きい）材料ほどせん断波を速く伝え、密度が高い（\(\rho\)が大きい）材料ほど伝播を遅くします。平方根の関係から、速度は「剛性と密度の比」の平方根に比例することがわかります。
計算例
アルミニウムの場合、\(G \approx 26\ \text{GPa}\)（26,000,000,000 Pa）、\(\rho \approx 2700\ \text{kg/m}^3\) です。これより $$V_s = \sqrt{\frac{26{,}000{,}000{,}000}{2700}} = \sqrt{9{,}629{,}629.6} \approx 3103\ \text{m/s}$$ すなわち約3.1 km/s となります。これは教科書に記載されているアルミニウムのせん断波速度とほぼ一致します。
よくある質問
どの単位を使えばよいですか？ Gにはパスカル（Pa）、\(\rho\)にはkg/m³を用いると、速度がm/sで得られます。1 GPa = 1,000,000,000 Pa です。
なぜVsは常にVpより小さいのですか？ 圧縮波（P波）は体積弾性係数とせん断弾性係数の両方に依存するため、同じ媒質中ではせん断波よりも速く伝わります。
せん断波は液体中を伝わりますか？ いいえ。流体のせん断弾性係数はゼロ（\(G = 0\)）であるため \(V_s = 0\) となり、流体はせん断波を支えることができません。
