科学技術

Wiiリモコンで原子間力顕微鏡の原理

Wiiリモコンの加速度センサの値をパソコンに取り込むソフトWiiAccの関連でYOUTUBEの中を見ていたら、面白いものを見つけました。

Wiiリモコンのイメージセンサを使って、原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscope; AFM)の原理を模した教育用のキットなるものをを紹介したビデオです。「Wii Teach You AFM」というタイトルになっています。

台湾での展示会のようです。

面白いですね。赤外線を反射するミラー状のカンチレバーの動きをフォトセンサで受けてブザーを鳴らす。それにあわせてWiiリモコンを持った人がキットを持った手を上げる。そうすると、

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モバイル機器の落下衝撃対策

最近空港のロビーやJRのホームなどで、ウエイターがお皿を3本指で運ぶようなスタイルで、片手にノートパソコンを持ちながら移動する人を見かけることがあります。最初見たときはアホな変わり者、とみていたのですが、結構頻繁に見かけるようになりました。

先日は、空港でノートパソコンを開いたまま移動していた人がパソコンを落とすところを目撃してしまいました。液晶を壊した人、フレームが歪んでしまった人、私自身は経験ありませんが、身近に知っています。

パソコンが壊れることで怖いのはハードディスクがいかれて、データを取り出せなくなることですよね。そこで、パソコンの落下を検知して、ハードディスクのヘッドを格納するシステムを搭載した機種が登場しているようです。3軸の加速度センサが組み込まれているようです。

Wiiacc8 自由落下になると3軸の加速度センサの値がほぼゼロになることを利用しています。こちらのページ。いくつかの特許も出ているようです。昨日の記事で、Wiiリモコンの加速度センサの値がゼロになることを、WiiAccで確認しました。

Gsum Gsum=√(Gx^2+Gy^2+Gz^3)で加速度の値が出てきます。昨日のWiiリモコンのデータから、Gsumを出して、グラフにしてみました。10.11秒からおよそ0.4秒間ほぼゼロの時間があります。1mからの落下として、0.4秒以内に処理を終わらせなければならないでしょう。

でもこのシステムどの程度うまくいくのでしょう。というのは・・・・。

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自由落下の加速度値

WiiAccで加速度を測定してみたいものは色々ありますが、手軽にできて面白く発展性もあると思うのは「自由落下」です。

自由落下では、無重力(無重量 微小重力)が出現します。3軸の加速度値はゼロになります。

WiiAccのバージョンアップ後のお試しとして、やってみました。落下距離1mに決めて何度かやってみました。

1mの落下距離では、t=√(2L/g)で計算すると、0.45秒ということになります。実際にやってみると3軸の加速度センサの値がほぼゼロになるのは、0.40秒か若干下回るぐらい。何回やり直してもそうなります。若干落下時間が長くなるののならわかるけれど、短くなるのはなぜだろう。

0.40秒で落下距離を逆算すると0.78mということになります。

もしかしたらWiiAccの時間軸の較正に大きな誤差が生じているのか・・・・疑問を解決するために息子に協力してもらってビデオ撮影をして、映像の解析結果と照合しました。

YOUTUBEに動画をアップしました。

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WiiAccバージョンアップ

ニンテンドーWiiリモコンに搭載されている3軸加速度センサの値をパソコンに取得するソフトウエア「WiiAcc」をバージョンアップしました。

栃木県総合教育センター研修部の方から、WiiAccを使いたいというお知らせとともに、加速度値のキャリブレーション機能を搭載してほしいとのリクエストをいただいていました。こちら

計測システムとして使うには当然のことでした。あれこれ迷いましたが、踏ん切りをつけてバージョン2.0として公開することにしました。

Wiiacccal 当然バージョンアップのメインは「加速度値のキャリブレーション機能」です。Wiiリモコンを衝撃を与えずに静かに3次元的に回転させると、XYZそれぞれの軸の最高値と最低値が取得できます。それが、1Gと-1Gに相当します。1Gと-1G差からスパンを、スパンと1Gの値からゼロ値を計算して、較正値として保存します。

何回か実施してたとえば平均値によって較正値を確定する方法もあるでしょう。このため1Gと-1Gの値を手入力できるようにもしてあります。較正値は保存できるようにしました。

自分でも何度もやってみましたが、上手い下手が出てきそうです。キャリブレーション名人が生まれたりして。

もうひとつ新しい機能を搭載しました。実はこちらのほうが手間がかかりました。

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バーチャルピアノの哀愁

久々に「来た!」と思いました。デハボ1000さんのブログで取り上げられていたバーチャルピアノ。山形にあるベンチャー企業が開発した、とのことです。デハボ1000さんのブログではこの開発者が、70年代にヒットした「池上線」の作詞者であることが紹介されています。

このバーチャルピアノ、硬く平らなものがあればそこにレーザー光線でピアノの鍵盤を映し出し、指で弾くとスピーカーからピアノの音が出てくるというのです。

これを見たときに、その技術ついにできたかという感じと、オー!それがピアノで来たかという感覚になりました。

携帯電話で親指入力をしていて苛々しませんか?私はダメですね。かといって、携帯電話サイズに詰め込まれた小さなキ-ボードも使う気がしません。そのうちレーザー光線で机の上にキーボードが映し出されて、それで入力が可能な技術が出てくるだろうと思っていました。どこかのSF映画で見たのかもしれません。

原理的には同じことでしょうが、それがピアノということで、私の幼い日の遠い記憶がほろ苦くよみがえってくるのです。

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熱工学の本

熱工学の本が筆者から送られてきました。門田和雄・長谷川大和著「熱工学がわかる」技術評論社刊です。

Netue まだぱらぱらとページをめくって見ただけですが、改めて体系的に勉強をしなおしてみようかと思わせる内容と構成です。

熱力学は、ジェットエンジンに関する国家試験である航空工場検査員航空機用原動機を受験するときに四苦八苦して勉強をしました。エントロピーがなかなか理解できなくて、あれこれ考えているうちに、温度や圧力というものもよく考えると得体の知れないものであるけれど、これらは測定ができるから感覚的に理解しやすいだけだ、と気づいてから何かストンと落ちた覚えがあります。

本書は、熱力学の方程式も丁寧に説明しながら、それらが機械としてどのように利用されているかを豊富なイラストを使って説明しています。熱力学ではなくて熱工学としているゆえんでしょう。この意味で表紙のイラストはこの本の概要を良く象徴していると思います。

熱容量の説明のところで石焼ビビンバが出てくるのには、思わずうまい(美味い)!と思ってしまいました。

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奇跡の生還 MIRACLE LANDING ALOHA 243

アロハ航空243便の事故についてこの前の記事に書きました。YouTubeをのぞいてみると、いくつかの動画がありました。

こちらの映像は、映画の中でも一部使われた実際の事故のときの映像のようです。

映画の中で機体の天井部分が吹き飛ぶ場面が、こちらにあります。

なぜか、フランス語吹き替え版です。もちろんオリジナルは英語です。ビデオを販売する会社の宣伝ですかね。

この事故では女性の副操縦士が冷静沈着な判断で操縦したという話は有名です。

映画の中で、私が好きなシーンと、へーと思ったシーンは、

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アロハ航空破産

ハワイを中心にボーイング737型機を運行していたアロハ航空が旅客便の運航を停止したようです。こちら。実質倒産です。

アロハ航空というと、1988年4月28日に起きた243便の事故が思い起こされます。およそ20年前です。ハワイ・ヒロ空港を離陸したアロハ航空243便(B737)は7200m上空で客室天井部が吹き飛ぶというアクシデントがおきました。客室乗務員一人が機外に放り出されて犠牲になりましたが、その後マウイ島の空港に緊急着陸をしてクルー・乗客あわせて93名は奇跡の生還を果たしました。

Cimg2206 この話は「奇跡の243便(MIRACLE LANDING)」という映画になっています。私はこのビデオを何回見たかわかりません。先日テープが劣化したので、新しいの(といってもレンタル落ちの中古ですが)を購入しました。

この事故は、航空界にとっては非常に貴重な教訓を残したのです。

ひとつは、「ヒューマンファクター」です。この事故は点検時に見つけられるはずの亀裂を見逃していたことが後に明らかになりました。ここで、見逃した人間を「怠慢」と道徳的に責めることではなく、人間工学的に見逃してしまう条件はなかったのか、という観点から研究が進められ、今では「ヒューマンファクター」テキストができ教育が行われています。

もうひとつは「マルチサイトダメージ」です。航空機は使われている材料の特性からリベットで接合されています。リベットによる接合は、壊れる場合も一本一本いわば縫い目がほどけるように壊れていくと考えられていました。フェイルセーフ構造的になっていると考えられていたのです。しかし、この事故では広い範囲の多数のリベット孔に生じた疲労割れがが一気つながって、天井が吹き飛ぶ事態になっていました。

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国産ジェット旅客機機(MRJ)本格始動か

三菱重工業が、国産ジェット旅客機(MRJ)の事業化と、全日空(ANA)から25機受注したことを発表しました。こちら

YS11が引退して以来国産の旅客機は姿を消したことになり、いくつかの問題はありつつもMRJの本格始動が待ち望まれていました。

日本では航空機を作っていないとの誤解があるのですが、実はボーイングでもエアバスでもその機体の30~40%は日本で作っているのです。「どうせ下請けで作ってんだろう」などという人もいるのですが、たとえばボーイング787の主翼は三菱重工の責任設計・製造なのです。その素材は、東レの炭素繊維を使ったCFRP(炭素繊維複合材)です。世界の航空機製造産業は、日本の技術抜きには成立しない、といっても過言ではない状況なのです。それでも、旅客機をトータルとして責任を持ってつくり世界の市場で勝っていくことは、ハードルも高いでしょうしそこを超える意味も大きいと思います。

今月はじめに三菱重工名古屋航空宇宙システム製作所の方と話をする機会がありました。MRJの事業が動き始めるとその素材の中心はCFRPになるので、品質保証の手段たる非破壊検査は超音波がますます重要になる、というお話でした。「いいところに目をつけたよね」と、誉めていただきました。ボーイング787でも非破壊検査は超音波が主流なのです。15年ぐらい前から、こつこつと準備をして教育の充実をはかってきましたから、お世辞分を差し引いても嬉しかったですね。すでに、MHIの品証部の中核には教え子たちが大勢います。

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WiiAcc 加速度の校正

ニンテンドーWiiリモコンに搭載されている加速度センサの値をパソコンで取得するソフト「WiiAcc」を公開しています。現在のバージョンでは時間軸を校正する機能を搭載しています。加速度はgで表示されていますが、この値は設定されている初期値のままで測定するようになっています。

Cimg0902 加速度も校正したほうが良かろうということで、その作業にかかっています。オー!キャリブレーション機能を搭載して、いよいよ測定システムらしくなってきます。キャリブレーションをするには「基準」が必要ですが、どこにでもある重力加速度を使うのが順当なところでしょう。Wiiリモコンの3軸加速度の方向はわかっていますから、それに沿って静かに回すことで、1gと-1gを採ることができます。

Wiiリモコンからは、およそ±4gの範囲の加速度が0から256の数値としてBlueToothを介してパソコン側に送られてきます。この値の中で1gと-1gの値を取得してキャリブレーションをしようとしています。直線性は確保されているものとする(しかありません)。

Wii UI(User Interface)はまだ作っていませんが、1gと-1gの値を検出するプロシージャーは作りました。それで我が家にある3台のWiiリモコン(A・B・C)で確認をしてみました。左の図がその結果です。やはりばらつきが出てきますね。1gはおよそ27分割されていることはわかります。同じリモコンでもX・Y・Zの方向でも相違が出てきています。

使い勝手の良い校正機能にするために、もう少し知恵を絞ります。

ところで、これを試しているうちにあることに気づきました。

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WiiAccの研究への活用

今日は休日出勤の代休で、明日の「ひずみ測定レベル3」の試験に向けて勉強する・・・予定なのですが、午前中の勉強はまだゼロsad

ブログのコメントを書いたり、ニンテンドーWiiリモコンの加速度をパソコンに取り込むソフトWiiAccに加速度の校正モードを搭載するための確認をしたりしていました。WiiAccの動画。

WiiAccで検索をしてみたら、大学の卒業研究でWiiAccを使った、もしくは参考にした事例が公開されていました。

拓殖大学の山川みづきさん 

「動きのデザインー動きを脚色するのに用いられるコトバとそれにもとづく変化ー」PDF

千葉工業大学の山口 幹雄さん 

「ジェスチャーインタフェースの可能性と動画編集への応用」PDF

函館未来大学の杉本紳一郎さん

「ニョキィー 全身のアクションで生やすディジタル植物」PDF

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安直な解釈

昨日磁粉探傷の原理について書き、その誤った解釈について書きました

Bluebacks 誤った解釈は、講談社のBLUE BACKSの一冊伊藤泰郎著「見えないものを見る技術」に載っていたものです。

「表面探傷の中で最も代表的なのが磁粉探傷である。試験体を電磁石によって磁化し、その表面に鉄粉を散布する。傷があると鉄粉は付着しないので、鉄粉の付着した模様によって欠陥の存在する分布がわかる。試験体でなく、鉄粉を磁化して散布しても同様である。」(P92)

非破壊検査技術者にとっては、何言ってんだ、というトンデモ文章です。下線を引いたところが核心ですが、“表面探傷の中で最も代表的なのが磁粉探傷”というのも何を根拠にしているかわかりません。

これだけでしたらこうして取り上げることはしませんが、実はこの本、私がわかる範囲でもこのほかにこうした筆者の誤った憶測でしかない記述が、いくつかあるのです。私も本を出しているので、人の本のあら捜しのようなことはしたくないのですが、正直この本はダメです。誤植や勘違いのレベルではないのです。(誤植は私の本にもたくさんあります・・・汗dash

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破断する寸前の肉厚

3月7日に北海道機械工業会検査部会鉄骨部会共催の検査技術研究会が札幌で開催されました。私も発表をする予定でしたが、やむを得ざる事情で「ドタキャン」をしてしまいました。関係者の皆様に多大なるご迷惑をおかけいたしました。ごめんなさい。

Utd ここには、うちの学生も発表することになっていました。私が出席できないことを聞いて、「えっ!マジですか?」。私がついていることで発表できることにいなっていたので驚くのも無理はありません。

関係者のご理解をいただいて、学生の発表はさせていただけることになりました。

タイトルは「超音波肉厚計測における測定下限とその現象」、発表者は長野塁 福本准也 宮田昌明の3名です。

学校の温水配管で内面腐食をしていたため交換した6インチの鋼管を題材に、データを取って発表をしました。この腐食した温水管の写真は、私の本の149ページにも掲載しています。

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Wiiリモコンが高校物理教育に・・・

WiiAccの利用と資料の配布に関して、栃木県総合教育センター研修部の方からメールをいただきました。了承をいただきましたのでメールの一部を公開します。

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当センターでは、日頃、栃木県の公立学校の教員を対象として、各種研修を行ったり、様々な資料を作成して学校に配布したりしております。
私は主に、高校の物理分野を担当しておりますが、この度、高校での授業で役立ててもらうため、「速度・加速度の測定実験」に関する資料を作成して栃木県内の高等学校に配布することになりました。

御存じのことと思いますが、高校物理の授業で力学台車等の加速度を測定するときは、直接の測定が難しいため、ほとんどの場合、紙テープ式の記録タイマーやストロボ写真を用いて、一定時間間隔毎の移動距離を測定し、その時間変化から間接的に加速度を求める方法がとられます。
これは、データの処理に手間と時間がかかる上、それほど精度の良い結果も得られないことが多いという問題があります。

Wiiacctochigi そこで、加速度の測定に関して何か良い方法や実験装置はないかと、ネット等で探している中で、SUBAL(管理者注:本名の部分をペンネームに変えました。いまさらばればれだろうって?そうなんですけれどね一応)様が作成された「WiiAcc」を知りました。
早速、Wiiリモコンを購入し、力学台車に搭載して加速度を測定してみると、理論値に非常に近い値が簡単に得られましたので、今回作成する資料の材料として最適だと考えました。

つきましては、「WiiAcc」を用いた実験の例を資料に掲載させていただき、県内の先生方に紹介することによって、各学校の授業で活用させていただければと思い、ご連絡いたしました。

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WiiAccは、ニンテンドーWiiリモコンに搭載されている加速度センサの値をBlueToothを通してパソコンに取り込み保存するためのソフトです。こちらの動画をご覧ください。学校の物理教育などの場で使ってもらえればよいなぁ、と開発当初から考えていました。

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はね瀧橋のかたちを探す

群馬県にあるはね瀧橋のが面白くて、連載記事を書いてきました。最後に同じような構造の橋があるのか、ネット上をさまよって見ました。

なかなか見つかりません。でもありました。こちら。米国ワイオミング州の山中にあるようです。素朴な感じの橋ですね。

場所はどこかはわかりませんがこちらにも。ほぼ同じぐらいの大きさの橋ですね。

鉄道の枕木か、ログハウス用の材料か、どちらも山岳地帯のように見えます。

日本国内にも近いのがあるようです。こちら。ドラマ「プライド」のロケ地だったようです。横浜の労災病院の東側にあるようです。

いずれにせよ長い橋には採用されていませんね。はね瀧橋は全長120mだそうですから、上に挙げた橋の中ではもっとも長いようです。

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トラスの座屈

三角形の頂点に下向きに力を加えた場合に、斜め部材の軸力がどの程度になるかを理解するためのソフトウエアを昨日公開しました。

Bucklingこれは、つまようじブリッジコンテストでの力のかかり方と同じであり、群馬県みどり市にあるはね瀧橋(はねたき橋)での力のかかり方とも同じです。

圧縮の軸力が大きくなると、座屈をします。左の写真は第11回つまようじブリッジコンテストで2位になった作品が210kgf(2100N)の荷重で座屈したときの分解写真です。激しい壊れ方ですね。

座屈する荷重は、材料の縦弾性係数(ばねの力)と断面二次モーメント(断面のかたちで決まる)と端末条件(両端をどのように留めているか)と長さによって決まります。

材料と断面のかたちと両端の留め方が決まると、座屈する荷重は長さによって決まります。長さの二乗に反比例します。長さが長くなればなるほど小さな荷重で座屈することになります。

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はね瀧橋の構造 その4 トラスの軸力

はね瀧橋について連載しています。

Pb181268 271828さんとこにタンさんが、昨日現地に行って写真を撮ってきてくれました。お二人ともブログ記事を書いておられます。写真はこにタンさんから提供していただきました。綺麗な橋ですね。

P2108374 三角形の頂点から橋の中央部を吊っているワイヤーです。今日は、このワイヤーを引っ張るかたちで伝えられた力の行方についてです。

トラスは三角形が基本の単位となります。この橋はもっともシンプルなトラス構造で支えているといえるでしょう。頂点を引っ張るようにして伝えられた力は、斜めの部材で分担して受け止めます。

Truss60右の図は名工大市之瀬研究室で公開している「構造力学入門ソフトウエア」の実行画面です。

トラスの軸力を考えるときは、ベクトルの加算と部材を仮想的に切断してみるという思考実験で理解することが出来ます。このソフトは、このことを理解して「グリグリ遊ぶ」とトラスの基礎がすんなり解る優れものです。

頂点の角度が60度(正三角形)だとすると、斜めの部材にかかる力=軸力(x)はx=(W/2)/cos(60/2)で求めることが出来ます。cos30=0.86ですから、X=0.58Wとなります。三角形の頂点から下向きに引っ張っている力をWとしています。

軸力の大きさは、頂点の角度が小さくなれば小さくなります。限りなく0度に近くなればW/2になります。逆に角度が大きくなれば、軸力は大きくなります。

そのあたりが一目瞭然となるソフトウエアを作りました。

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はね瀧橋の構造 その3 カテナリーとアーチ

はね瀧橋についての3回目。はね瀧橋といいながら、実のところ「つまようじブリッジコンテスト」を通して学んだことを書いています。

(注:この記事の最後でカテナリーをパソコン上にサクサク描いて理解するフリーソフトを公開しています。)

P1000649 右の写真は、室蘭市にある白鳥大橋です。路床を高くそびえる支柱間に渡した鋼製のワイヤーで吊っています(写真をクリックすると拡大されます)。このワイヤーが作る曲線、カテナリー(Catenary 懸垂線)と呼ばれます。

Catenary カテナリーは、双曲線関数で表すことが出来ます。

式中のeは自然対数の底でe = 2.718281828459045・・・・・と続く超越数です。

Caterary1 式としてはややこしそうです。とりあえず置いておきましょう。式を使わなくても、実際にこの曲線を作るのは簡単です。均一なヒモもしくは鎖(チェーン)のようなものの両端を持って横に広げるとカテナリーは自然に出来ます。

鎖もしくはヒモは重力によって下向きに力がかかりますが、これに対してヒモに引っ張り応力を生じさせて抵抗をしています。ヒモの任意の点ではいずれも引っ張り合っているということです。

Caterary2 実はこれを上下で反転したものがアーチなのです。アーチでは、引張りではなく隣同士は圧縮しあいながら支えています。

もちろん、ヒモやチェーンでは圧縮しようとする力に抵抗は出来ません。アーチ構造の橋は、圧縮に強い材料、石やコンクリートなど作られます。

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はね瀧橋の構造 その2 曲げモーメントを小さく

川などをまたぐために橋は架けられます。一番単純な方法は丸太を渡すことでしょう。わたる長さが長くなると、真ん中あたりで折れてしまいそう、という直感は多くの人が経験から持つことが出来るでしょう。

Trrv つまようじでも、道具を使わずに手だけで二つにしようとするとき、両端を一生懸命に引っ張って切ろうとする人はいないでしょう。右の写真のように曲げの力をかけておるようにすると、小さな力でも簡単につまようじを2つにできます。曲げモーメントが作用するからです。曲げモーメントはてこの原理で、真ん中の部分の断面に大きな力をかけることが出来ます。この場合、つまようじの両端を持っている位置が中側に寄って短く持つと、折るのに大きな力が必要になります。

Bending_moment てこの原理ですから「曲げモーメント=力×腕の長さ」です。橋に置き換えてみると、車などの荷重の大きさは同じでも橋の長さが長くなれば腕の長さが大きくなり、曲げモーメントは大きくなります。そこで、橋を平らな地盤に架けるとすれば、適当な間隔に橋脚を入れてやれば、曲げモーメントを小さくすることが出来ます。

しかし、渓谷に橋を架けるときに橋脚を立てるとすると、長くなってしまうだけでなく、場合によっては斜面に橋脚を立てることになり、技術的にも困難が伴います。

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はね瀧橋の構造 その1 かたち

昨日紹介した群馬県みどり市大間々町高津戸峡にあるはね瀧橋(はねたき橋)。つまようじブリッジのかたちによく似ていて、とても面白いです。

Hanetakibr Shadeを使ってその形を再現してみました。こにタンさんからお借りした写真だけではなく、net上にあったいくつかの写真を参照しました。1 2

Cimg2058b よく見ると、大きな三角形の頂点から橋の中央部をワイヤー(?)で吊っているようです。つまようじブリッジの力のかけ方と同じです。この構造を、考えてみたいと思います。アーチとトラスそして桁橋のやさしい解説になると思います。今日はここまで。(久々の連載です)

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β型スターリングエンジン

スターリングエンジンも何回か引き継がれているテーマです。外燃機関というのが面白いですね。

Img_1711 最初のうちはともかく回るものを作ることが目標でした。今回は、エンジン重量100グラム以内、1200rpm以上の回転数、前面面積の縮小が目標課題でした。

そこで彼らが選択したのがβ型のスターリングエンジン。回転数計測装置もフォトインタラプタを使って手作り。

何度かの試行錯誤の末に目標を達成したとのことです。失敗作の作品写真も公開されて会場も和みます。

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金属疲労がわかる本

東京デズニーランドでパレード中に塔が折れて倒れたようですね。NHKの職員が家族で遊びに行っていて、たまたまビデオを撮っていたようです。その映像が何回も流れていました。オリエンタルランドにはライド整備課という部署があって、非破壊検査を含めた点検整備は他所に比べてきちんとやっているほうだとの認識をしていました。けが人が出なくて良かったですが、今回も「手抜き点検」とか「金属疲労」とか、ほとんどごりやくのない念仏のような言葉で片付けられてしまうのでしょうか。

「金属疲労」に関して、わたしが待ち望んでいた本が出版されていました。

Fatigue西島敏著「金属疲労のおはなし」日本規格協会発行です。

以前にこのブログでこの方に金属疲労に関して啓蒙書を書いてもらえないかなぁ、と書いたことがありました。一口に金属疲労といってもアプローチの仕方はいくつもあって、それぞれ専門に研究している方はいらっしゃるようですが、トータルに金属疲労とはどのようなことなのか、その有効な防止策は何なのかを書いた一般向けの本はないといっていいと思います。

西島敏さんは、長く金属材料技術研究所におられた方です。

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アルキメデスの原理と表面張力

アルキメデスの原理について、昨年から調べたり考えたりしています

面白いので少し長いスパンで考えながら遊んでみようかなと思っています。そこでのテーマのひとつが表面張力。

Cimg2135a 今日のお昼、遊びに来ていた子供たちの友達2人とうちの家族で軽い食事をしたあと、子供たちが遊び始めました。紙コップのひとつをつぶしてロートのようにして、もうひとつの紙コップに1滴ずつ水を入れる、こぼれたらそのとき水を入れた人の負け、というわけです。

Cimg2135 表面張力で紙コップの上に水が盛り上がりますが、なかなかこぼれません。ロシアンルーレットのような雰囲気です。「表面張力ってすごいね」と声が上がり「表面張力って何?」「わかんないけど、こぼれないからすごい」・・・・訳のわからない会話が続きます。そのうち、あれっとい間に今入れた水の明らかに数十倍の量の水がだらだらとこぼれました。水の盛り上がりは目測でも3mm程度はありそうです。

中学では浮力も表面張力も、表面張力の一現象である毛細管現象も教わりません。

Cimg2141 それでは、ということで1円玉を出して、これを浮かべてみようと提案しました。数枚失敗しましたが、見事に浮かびました。

子供たちは大喜びです。

ところで、比重2.7の1円玉が舟形もしていないのになぜ水に浮かぶのでしょうか。通常水の表面張力によって浮かぶのだと説明されます。でも・・・・

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エジプトひもを使って正五角形

中部地方には面白い数学の先生がいらっしゃるようです。数学関係で面白いと思って調べてゆくと、たいていは岐阜県か愛知県なのです。

その中のお一人に、 岐阜東高校の亀井喜久男先生がいらっしゃいます。亀井さんは「エジプトひも」を考案された方として、有名です。

2004年にNHKの「わくわく授業」で紹介されたのを見て面白いなと思いました。「エジプトひも」は12等分されたひもを使って、直角三角形・正方形・正六角形など多彩な図形を合理的に描くことができるというものです。

NHKの「わくわく授業」を見たとき、これは数学の授業というより「技術」の授業だな、と思いました。高校の授業に「技術」はありません。

ネットで検索をして、亀井さんのHPを見つけて読んで興味津々、こんな先生に教わると数学は好きになるよな、と思いました。そのホームページに、エジプトひもでは描けない図形として「正五角形」が挙げられていました。

先生に出来ないと言われると、やってみたくなるのがワル餓鬼の本能でして、挑戦をしてみました。そうしたら、出来るではないですか。嬉しかったですね。どのようにやるのかは続きで・・・・。

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WiiFitのロードセル

このブログによく来られる方はご存知ですが、我が家にはニンテンドー共和国の税金徴収官が常駐しています。

Cimg2130 WiiFitは今年の正月家族遊びのアイテムです。わたしもやりました。本日BMI は24.28ぎりぎり標準でした。ヨガや、ヘディング、ジャンプ・・・・やりました。バランスが表示されるのが面白いですね。全身の重心を移動させながら30分もゲームをやると、心地よい疲労感が出てきます。

Cimg2131これは、ロードセルを使っていることは直感的に解りました。分解をして中を見たいと思ったのですが、子供たちに止められました。しょうがないのでネット検索をしたら、やはりありましたね。分解した写真、こちらです。「某機械メーカー技術者」とのことですが、やはり開けてみたくなるようですね。これで、実際に分解して見なくても様子はわかります。

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海底3000メートルの大捜索

暮れに何冊か本を買いためて、正月のんびり読んでいます。

Cimg2129 そのひとつが『NHKのプロジェクトX ④ 男たちの飽くなき闘い』(NHK出版)です。

プロジェクトXは中島みゆきの主題歌(地上の星 ・ ヘッドライト テールライト)とともに一世を風靡した番組でした。中にはオイオイというのもありましたが、心に残る番組も数多くありました。

わたしにとって、1999年11月のHⅡロケットの打ち上げ失敗-その原因究明のために海底に落ちたロケットエンジンを探し出すという物語(海底3000メートルの大捜索)もそのひとつです。改めて活字で読みたかったので購入しました。

ターボポンプの共振による疲労破壊、ロケット打ち上げ失敗、超音波による海底探査、わたしにとっては関心を持たざるをえないテーマでした。そこに門馬さんという海底探査のプロが登場します。最初見たとき山本晋也監督に似ているな、と思いました。しかし、物語が進むにつれ、主人公でありながら多くを語らないしかし芯の強そうな、なんともいえない立ち振る舞いと風貌に魅かれてゆきました。忍耐力と洞察力が要求されるところは、非破壊検査屋とも共通する仕事だし、普段はあまり日の当たる仕事ではないことも、そこで働く心意気みたいなものを勝手に想像して、共感していました。

実は、わたしの「絵とき 超音波技術 基礎のきそ」に門馬さんの写真が掲載されているのです。90ページに小さくですが・・・プロジェクトX④の227ページに掲載されている写真と同じものです(一番左が門馬さん)。

海洋研究開発機構(JAMSTEC)に写真の