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黒木のなんでも掲示板 (0057)

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Id: #a20000221215227  (reply, thread)
Date: Mon Feb 21 21:52:27 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000221212229
Name: こなみ
Subject: 対流の効果の検証

 対流によって膨らむという場合に,その効果を見積もる実験があるといいですね。 さて,石けん水の膜が小さなリングや管の端に張られていたときに,それを変形させるだけの 空気の流れはどの程度必要なのか,これは想像ですが,垂直に吹き付けてもかなりの 流速が必要とされるように思います。対流で起きるような空気の流れの 強さでは,まったく変形が起きないのではないでしょうか。

一般に,子供たちは(大学生も含めて)量やスケールの感覚に乏しく, あることが起きるために必要なエネルギーの見積もりとか,力とか 圧力に関する勘,日常的な事物を量的に大雑把に見積もる勘とか, あるいは原子一個がけたたましく軽いとかいう勘を働かせることが なかなかできません。 これは技術者や職人では必須の勘なので,モノ作りを教えるときには 口を酸っぱくして言い続けないといけないことなのですが。


Id: #a20000221212957  (reply, thread)
Date: Mon Feb 21 21:29:57 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000221212005
Name: 高阪
Subject: スポーツの勘と行列の話←このふたつは無関係です

「体重を乗せて投げる」とかいうのはある程度、
現実的と言うよりは文学的な表現なのではないかなぁ。
それでひとはその文学的な表現を、物理的な解釈を介さないで
身体的な動きとしてアウトプットできるということの
ような気がします。あと「頭に声を響かせる」とかもね。

あと、たかたさんのおっしゃる体性感覚とは違うかも
しれないけど、試験会場に行くときは足が重くて、
遊びに行くときは身体が軽いとかいうのも、あんまり
物理とは関係ない話ではありますし。

それにしても行列がそんなに使えるものだとは知りません
でした。ベクトルや微積は役に立ちそうだと思ってたけど。


Id: #a20000221212229  (reply, thread)
Date: Mon Feb 21 21:22:29 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000221205445
Name: 高阪
Subject: シロート考えですが。
こんなんどうでしょう。同じかもしれないけど。

             ←上のしゃぼんだま
     ↓ガラス管 ││
    ┌──────┘│
    │┌─────┐│
    ││     ││
   /  \      ←下のしゃぼんだま
│ / 瓶とか\ │
││______││
└────────┘
 ↑お湯と水とを入れ替える容器

しゃぼんだまの膜にかかっている重力とかの難しいことは
わからないけど、上のしゃぼんだまと下のしゃぼんだまは
同じ動きになる筈!<ならなかったりして・・・(涙)。

それで、対流ではあたたかい空気が上に行くけど、
それはそのかわりにちゃんと冷たい空気が下にいって
いるので、下に空気がなくなって上にたくさん空気が
集まってしまってしゃぼんだまが膨らむのではないことを
説明したらいいような気がします。

Id: #a20000221212005  (reply, thread)
Date: Mon Feb 21 21:20:05 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000221203147
Name: こなみ
Subject: スポーツ勘と物理勘 ← あえて対立的に置いてみます

日常的に感じている体感的な運動と、物理的に正しい運動が微妙に違うときに、自分の感じているこ とのほうが、実は間違いであることを理解するのは結構難しいです。ビデオにとって調べればたいてい分かるのですが。 そういうことが、高校などで物理が「公式の暗記と机上の計算だけの教科」と認識されてしまいかねない理由の一つかもしれないと感じるようになりました。
たしかに物理苦手の高校生には,運動方程式がスポーツを科学する上での重要な武器になるという 認識をもてないでしまうことが多いかもしれませんね。一方,物理を得意とする高校生(私も昔は そうでしたが)は,運動方程式などを,「お,こいつは使えそうだ!」という一種の感激とともに 身につけるような気がします。現に私がいる学校の子供たちをみていても,かなりの断絶がある。 で,得意な子供のほうは,よく切れる万能の刃物を手にしたような気になって,何でも 物理で切ってみたくなるから,それに適用できるようにモノを見るようになって,「物理勘」が できていく。すると,不得意な子との「スポーツ勘」との乖離がますます大きくなるかも。 (もっとも今はビデオという便利なものがあるので,動作を客観的に見ることが可能になりました。 これは物理教育ではもっともっと使い方を工夫すべきだと思う。現状では教材ビデオを教師が 忙しいときに見せておく道具になっている観も)

さて,これは大昔の話です。私が高校生の頃に例の「巨人の星」が大変なブームになり, 特に「大リーグボールX号」が続々と登場して,高校生でも真に受けたのがいました。 どれだか忘れたけど,中で飛雄馬(昨年教えた看護学校の男子学生に,この名前の人がいて びっくり)のボールが致命的に「軽い」のでスランプに陥るという場面がありました。 私は「ボールに対して人間が与えられるのは,初期の位置と,運動の方向と速度,それに回転速度とのその 軸の方向しかない。ボールの質量そのものが軽いとか重いとかはないよ」と 陸上部の友人に言ったのですが,「いや,体重を乗せれば重い球が投げられるし,実際にその 球は重いんだ」と譲らず,困ったことがありました。なにせ私はまったくスポーツがだめなので 説得力がいまひとつ乏しかったのです。


Id: #a20000221205935  (reply, thread)
Date: Mon Feb 21 20:59:35 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000220002201
Name: 高阪
Subject: 飛行機の機体の角度と速度の謎。

たまたま伊丹空港にひとを迎えに行く用事があったので、展望
デッキ(?)など行ってみました。空港が広くなってたけど、
前からそんなのあったっけなぁ・・・。<記憶がアイマイ

飛行機の羽根はよくよく見るとちゃんと気流に対して前上がりに
ついてました。それよりも顕著だったのは、羽根が正面から見て
機体を中心にややV字型についてたことです。飛行機は滑走路で
加速して、機首を上げたと見るや離陸してました。つまり機体が
地面に平行なまま離陸するんじゃないんですね。飛ぶ際には
離陸してから角度が変わる感じがしてたけど。水平飛行をする
ときには飛行機の重さくらいの揚力があればいいけど、上昇するには
それよりたくさん揚力が必要なので機首を上げるというのは羽根の
角度を増すことになり、理に適っているのかなぁとか思いました。
そんなことを考えながら飛行機が飛び立つのを見たのははじめてです。

でもそれと速度がどう関係してくるのか判りません。いや、飛行機が
速度を増したらきっと翼の上下の気流の速さの差も大きくなって
それでますます揚力が発生するんだろうなぁという気はしますが、

>>飛んでいる最中に翼を気流に対し前下がりに角度を変えたりしたら、
>やると、急降下しつつ猛然と速度が出ます。
これがどういう仕組みなのか判りません。揚力と速度とはまだほかの
関係があるんでしょうか。

>空気には粘性があるので、
こういうのがまだ頭に入ってないんだなぁ(^^; 
Id: #a20000221205445  (reply, thread)
Date: Mon Feb 21 20:54:45 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000221201602
Name: こなみ
Subject: アイディアを出して批判し合うのが建設的だと思う

ええと,たかたさんご自身はどういうアイディアがよいと思いますか?たざきさんが出されたこういう 状況というのは,理科教育の現場では幼稚園から大学院に至るまで日常茶飯事だし,低年齢ほど教育的な 工夫が必要です。しかも教室はまってちゃくれません。

田崎さんのお子さんの学校の先生が見て,参考になるような議論がなされるのが,私は意義のあることだと 思うので,ほとんど自明のアイディアで何の独創性もないけれど,まず出してみたわけです。 れいなさんもそれに続いて器具の工夫を考えて出されたと思います。

子供に実験させて、試験管の向きに関わらず同じくらいシャボン膜が膨らんだとしても、それで、対流がこの問題に関係ないという理由にして良いかは微 妙だと思います。
対立する命題の当否を実証的に決定していこうというやり方が科学の重要なあり方だという 点を教えることは,実験の瑕疵を超えて非常に重要なことだと思います。実験に問題があるならば それを分析して,さらに工夫することも不可欠の要素ですよね。この実験の 問題点をどう分析した上で,対流の関与の否定がなぜできないか,その点を指摘してもらえば有用だとは 思いますし,その批判に基づいて,さらに何かの提案がなされると面白いと思います。
Id: #a20000221203147  (reply, thread)
Date: Mon Feb 21 20:31:47 2000
Name: たかたひであき
Subject: あらためて、スポーツ勘

ええと、スポーツ勘の話をしていた時に気になったのですが、日常的に感じている体感的な運動と、物理的に正しい運動が微妙に違うときに、自分の感じていることのほうが、実は間違いであることを理解するのは結構難しいです。ビデオにとって調べればたいてい分かるのですが。
そういうことが、高校などで物理が「公式の暗記と机上の計算だけの教科」と認識されてしまいかねない理由の一つかもしれないと感じるようになりました。たぶん、僕と卓球していた連中は、みんな揚力を誤解しているだろうし(笑)。
こういうのは、教育ではどうすれば良いんだろう?
あと、「体性感覚」という言葉が、話してるうちに、だんだん拡大解釈されて本来の生理学的な意味からずれ、違和感が出てきたので、別の名称(スポーツ勘とか)にしたいのですが。

Id: #a20000221201602  (reply, thread)
Date: Mon Feb 21 20:16:02 2000
Name: たかたひであき
Subject: 実験の後

ええと、子供に実験させて、試験管の向きに関わらず同じくらいシャボン膜が膨らんだとしても、それで、対流がこの問題に関係ないという理由にして良いかは微妙だと思います。
それと、
「あたためられた空気が上昇するのでシャボン膜を押し上げるのは間違いという結果がでたのはどうしてなのか?」
と質問されたら、どう答えます?小学生には、対流がシャボン膜を押し上げる要因でないことを理屈で理解するのは難しいでしょうし、こんなとこで、最後に理屈で教えてしまったら、画龍点睛を欠くというかなんか。

# れいなさんは、何を期待したのだろう?

Id: #a20000221195434  (reply, thread)
Date: Mon Feb 21 19:54:34 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000221192834
Name: こなみ
Subject: 考えさせること

れいなさん:
あらかじめ、どんな形をしたものを比べれば、2つの意見のどちらが正しいか わかるかな、というアイデアを出してみるのもいいかも。 そのとおりに先生が作った ものを使って実験してみるとか。
そうそう,「この疑問を解決するには,どういう実験をしてみたらいいだろう?」と考えさせることは とても重要ですね。うまい実験を先生がたちどころに考えてしまう(私はついそうしがちなのですが)と, 子供がついていけなくなることもあるし,学ぶということは何と行っても主体的な関わりがあってこそ なので。

この記事は,新しいノートパソコンの LAN カード取り付け第一号なのだ。 調子は上々。10BasetT のカードがたった1000円とは,えらい時代だなあ。TAINS88 (東北大に 1988年に入ったネットワーク)の時代を考えると夢みたい。


Id: #a20000221192834  (reply, thread)
Date: Mon Feb 21 19:28:34 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000221082037
Name: 玲奈
Subject: 小学生のおかあさんになったつもりで

ここが朝から読めなくて「もしや」と期待したのは私だけではないはず>ねえ、みほさん 子どもの担任の先生に今とっさに聞かれて即答しているとして書いてみます。 すでに出ている案とあまり違いませんけれど。


ガラス管の一方をバーナーで閉じて、U字型に曲げたものと まっすぐなものとで比べるというのはどうでしょうか。 (U字はさかさまにして、カーブの部分を上にすると、 空気が上昇するのならそこに溜まるから、出口のシャボン玉は ふくらまないことになる)

小学生だとガラス管細工までは無理かもしれませんし、 カーブの部分が細くならないように曲げるのはちょっとテクニックがいるけど (手袋をしていてもうっかりやけどをしちゃうので、エレガントとは 呼べないだろうし、私はにがて)。

あらかじめ、どんな形をしたものを比べれば、2つの意見のどちらが正しいか わかるかな、というアイデアを出してみるのもいいかも。 そのとおりに先生が作ったものを使って実験してみるとか。


Id: #a20000221192540  (reply, thread)
Date: Mon Feb 21 19:25:40 2000
URL: imaishi@annie.ne.jp
Name: 今石
Subject: 回転
  空気には粘性があるので、ボールを回転させると周囲の空気もボールとの間の 摩擦で回転します。ボールにバック
  スピンがかかっている場合には、ボールの 上方の空気はボールの進行方向に対して後ろに引っぱられて加速し、
  ボールの 下方の空気は前方に押されて減速する事になります。という話は早川さんの 「飛行機は何故飛ぶか」の
  ページにも出ているのだ。

ディンプルはその摩擦が少なくなるようにあるんですよね。
ボールの回転が低いと後ろにできる乱流に引張られる力が大きくなります。
速いボールを投げるにはボールの縫い目がよく指に引っかかるように握りま
す。フォークは逆。

卓球の球の表面にディンプルをつけると変化させるのは難しくなるでしょう。

最近のF1や700系新幹線の車両などは投影面積が大きくなっても後ろに出来る
乱流をうまく処理するようになってます。
ペットボトルロケットもこれを考えないと遠くへ飛びません。

Id: #a20000221190115  (reply, thread)
Date: Mon Feb 21 19:01:15 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000221082037
Name: こなみ
Subject: とっさに思いつくのは

そういう思いもかけない説明や質問が提示されて「おーっ!」となるのは,教師冥利につきる 瞬間ですね。いいなあ。

で,私が読んで思い付く(多分現場でもすぐやるであろう)実験は, 試験管に石けん膜を張ったものを,横向き,下向き,上向きにしてそれぞれ ドライヤーで暖めるというものですね。それで決まりという気はしますが, もしも流れの可視化をともなう実験があったら,もっと説得的で面白いと思います。

昨年のロボコンの製作で楽しかったのは,現場でつぎつぎとトラブルや問題点が発生しては, それを学生と必死で考える瞬間が何度もあったことだった。アームで掴んだ箱が 回転して滑り落ちるという問題点の解決は,箱にかかる回転モーメントや摩擦の分析や 表面の材質の検討など,黒板と現物とビデオを見ながら何時間も議論したからできたのだ。


Id: #a20000221184007  (reply, thread)
Date: Mon Feb 21 18:40:07 2000
Name: くろき げん
Subject: 今日はLAN工事中でした

今日 math.tohoku.ac.jp に接続できなかったのは、 LAN 工事中だったからです。現在はもとに戻っているはずです。


Id: #a20000221082037  (reply, thread)
Date: Mon Feb 21 08:20:37 2000
Name: 田崎晴明
Subject: 参観日にて

おはようございます。 なんだか忙しいのですが、 急いで書いておきたいことがあったので、 長文ですが、書かせていただきます。
昨日は息子の小学校の参観日で、 算数と理科の授業を見てきました。 理科の授業は、 空気は温度が上がると膨張することを確かめる実験。

方法はなかなかエレガントで手軽なものでした。 室温で、試験管の開いた端を石鹸水を入れたシャーレにつけ、 試験管の開口部にシャボン膜を作る。 そして、 試験管をお湯の入ったビーカーに入れて暖めると、 内部の空気が膨張し、 それによってシャボン膜が膨れるというものです。 仮に室温を 20 度、 暖めて試験管内部の空気が一様に 80 度になったとるすと、 体積は2割ましになる計算。 実際にはそこまではいきませんが、 試験管をお湯につけると、 見る見るシャボン膜が半球状ないしは、それ以上の大きさに成長し、 試験管を水で冷やすと、たちまちもとのシャボン膜に戻りました。 生徒たちは4人一組の班に分かれて、 一人二回以上、トラブルもほとんどなく上手に実験をこなしていました。 (後ろの方の班で、せっかくの冷却用の水の入ったビーカーの用途がわからず、 冷やす作業を省いて実験をしている子たちがいました。 でも、ちゃんと空冷されるらしく、実験は成功していました。)

暖めるとシャボン膜が膨れることについては、 全員が意見の一致を見た後、 先生が、それでは何故そういうことになったのかを考えようと仰いました。 各々の班で相談し、順番に発表していったのですが、 もちろん、

という答えがでました。 多分、教科書を予習すれば、そう書いてある。

面白かったのは、 三つ目の班からは、別の意見がでたことです。 それは、

というものです。 実は、この少し前に、 空気の対流の学習をしており、 「暖められた空気は上に上がっていく」ということを学んでいたのです。 無理に新しい知識を持ち込まず、 以前に習った知識から説明しようというのは、 なかなかよい発想です。 (そして、対流と空気の体積膨張が密接に関連していることはいうまでもありません。)

この二つ目の考えも、なかなか評判がよく、 なかには上記二つの要因がどちらも効いているという考えの生徒もいました。

先生としては、 二つ目の意見が出て支持を集めたことはかなり予想外だったようです。 どうやって、話を進めるのかな、 「実は、一つ目が正解です」 と宣言するのかなと思っていたら、 「二つの意見が出たね。 どちらが、正しいかは、実験をして決めるしかないね。 たいへんだ。 先生は、これから次の実験を考えなきゃいけないぞ」 と言われたので、 妻とぼくが教室の後ろで(心の中で)拍手を送ったことは言うまでもありません。

先生は、 まず対流の実験のときにやったのと同じように、 線香の煙を試験管の中に入れて、その上で、 今回と同じ実験を行うことを提案されました。 「上に上がる」意見が正しければ、煙を観察すれば、 その様子がみえるはずだと。 確かに、これは正しい。 けれど、今回の実験でもある程度の対流がおきているのは確実で、 いったいどういう観察事実をもって体積膨張が主要因と結論するかは、 実にデリケートです。 そんなことを考えていると、 先生も、やはりそのあたりを悩んでいたようで、 突然、 「田崎くんのお父さん、 それでうまく行くでしょうか?」 と教室の後ろにいたぼくを指してきたのでした。 (この先生は、 今は中1の娘が小学校に入ったときの担任で、 いまは息子の担任をして下さっています。 ぼくが物理をやっていることも昔からよくご存じなのです。) 人前で講義したり、 会議でコメントしたりするのは、 日常的にやっていても、 小学校の教室で先生に指されると大変緊張するものです。 どきどきしましたが、 やはり難しそうであること、 もし試験管を逆さにして今日と同じ実験をすれば、 ある程度二つの効果を見分けられるだろうが、 逆さにしてしまうとお湯で暖めるわけにはいかないので簡単ではない、 ということをとっさに言いました。

より決定的な実験としては、 両端の開いた筒上のガラス管の上下の端をシャボン膜で封じ、 中の空気を暖めるということも考えられます。 「上に上がる」効果が主要ならば、上下の膜の膨れ具合に差がでる (というより、上が膨れて、下は内側にすぼまる)でしょうが、 静的な体積膨張が主要なら、上下の膜は同じように膨れることになる。 (シャボン膜への重力の影響は? まず、小さいでしょう。 でも、そのあたりの吟味も面倒。)

実際は、二つ目の解釈の方は、 対流現象のあまり完全でない理解から来ているわけですが、 しかし、 彼らの習った知識からすれば、これは極めてもっともらしい説明です。 (対流のときに温度上昇によって空気の密度が下がることを学んだことになる。 この知識だけでは、 「質量一定で体積膨張」か「体積一定で質量減少」 か、どちらが密度の下がる機構かはわからない。) ですから、 やはり何らかのエレガントな実験で、 二つ目の解釈(が主要因であること)を否定し、 対流現象のより深い理解への道をつける (ちゃんとやるのは小学校では無理ですが) のは素晴らしいことです。

というわけで、 みなさんに質問です。 この授業で生徒たちが提案した二つの説明のうちの、どちらが、 より主要な効果を与えているかを、 確かめる実験はないでしょうか? できれば、 小学校の教室で実行可能で、 かつ、 小学生にも簡単に理解可能なものであるべきです。 暇があり興味のある方は、 参観日に突然、先生に指された緊張感をシュミレートしつつ、 考えてみて下さい。


Id: #a20000221074151  (reply, thread)
Date: Mon Feb 21 07:41:51 2000
Name: 稲葉祐之
Subject: エレガントさによる仮説の妥当性予測

先日、東大の白水徹也さんという宇宙物理の方がケンブリッジの日本人学生・
研究者相手のセミナーで、宇宙創生の話をしてくださいました。で、そのあた
りに関わってくるひも理論とかM理論とか壁(?)理論(というのかどうかわ
からない)とかの話がでてきて、「まだ証明されてないが、数式の形がエレガ
ントなので、おそらく正しいのではないか」的なお話がありました。冗談半分
なのでしょうが、物理とか数学の仮説では、その式の美しさというのは、ある
程度仮説の妥当性をにじみ出しているものなのでしょうか?

ニュートンやマクスウェルの力学や電磁気学の方程式(この辺は高校でやっ
た)、はたまたアインシュタインの相対性理論(ほんのさわりだけ読んだ)
は、余計なものを苦労して取り去ったあとに発見されるシンプルな真理(数
式)が人をして美しいと思わせるのだろうなとは思うのですが、さらにその筋
の専門家になると導出された仮説の美しさからその妥当性をある程度予測でき
るようになるのかなと。



Id: #a20000220194150  (reply, thread)
Date: Sun Feb 20 19:41:50 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000219041027
Name: たかた ひであき
Subject: CRICへの抗議

ちょうど、「がんばれゲイツ君」で外崎則夫さんが、この話を扱うそうです。

Id: #a20000220085227  (reply, thread)
Date: Sun Feb 20 08:52:27 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000220084027
URL: http://www.gakushuin.ac.jp/~96041034/
Name: 林耕太郎
Subject: 野球ネタ
お久しぶりです。
少し話題からずれますけど野球ネタで・・・。
野球選手、特に名選手と呼ばれた人達の名
語録(?)で読んだもの・・・。

「塀際の魔術師」高田繁(外野手;巨人)
ピッチャーが投げた瞬間、つま先に重心がうつり
バッターのバットを見ます。そして、バットにボー
ルが当った瞬間には体が動いている。そして、フ
ェンスに向かって走って振り向くと、3cmとずれず
にそこにボールが落ちてくる。
引退の年は、ずれが20cm・・・。これでは、野球
は続けられません。


と、のこと。
外野からホームまで、70〜90メートル。で、全盛
期は誤差(?)が3cm。精度は0.05%以下。そして
初期パラメーター入力から算出結果出力まで、一秒
以下。うーん、そう考えると、凄い・・・。

まぁ、川上さん(内野手;巨人)の「ボールが止まっ
て見えた」は少し大げさなんだろうけど、それぐらい
ボールが良く見えたっていう実感なんだろうなぁ・・・。




Id: #a20000220024318  (reply, thread)
Date: Sun Feb 20 02:43:18 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000220011257
Name: たかた
Subject: 落ちてることは確か...だと思うんだけど

ですけれど、揚力は「ボールのスピード×渦の強さ」に比例するからボールが速度を失なうと揚力も弱くなるという事なんでしょうね。むむ、突然ボールが「落下」する、というのも体性感覚の為せるわざかな。
うーん、確かに「落ちてる」と思うんですけど、感覚に頼った議論なので、いま一つ自信が無いです。
見た目が飛行機の失速に似てるので、わたなべさんがおっしゃるとおり、速度を失って落ちるのかと思ってましたが、実際にどういう軌道を描いているのかは、よく分からんので。
打ち返す時に、落ちる直前に一瞬ボールが止まるからその瞬間を見てタイミングを計るのですが、それが物理的な意味で止まったり、その後、軌道が下向きに曲がったりしてるかというと、、、うーん、カットで落とすって書いた時には、実際に落ちてると信じてたんですが、、ふにゃふにゃな議論になってしまってすみません。
野球なんかで「カーブは、曲がる瞬間に打つ」なんて不思議なことをいってるのを考えると、実際の動きを取り違えてる可能性は、結構高いかもしれないです。

Id: #a20000220011257  (reply, thread)
Date: Sun Feb 20 01:12:57 2000
Name: わたなべ
Subject: カットショット

カットショットって下向きにまっすぐ打ち込む感じですよね。放物線を描かず にまっすぐ飛ぶという事は、まさに重力と釣合うだけの揚力を発生していると いう事に他ならないわけですが、射出角度を低くするのが「切り落す」という 感覚につながるのだろうか。それと、

ボールのスピードに比してあんまりバックスピンが強いと、ネットを越えてす ぐあたりで、強い揚力で一旦わずかに上昇してから失速して、突然ボールが 「落下」する。

ですけれど、揚力は「ボールのスピード×渦の強さ」に比例するからボールが 速度を失なうと揚力も弱くなるという事なんでしょうね。むむ、突然ボールが 「落下」する、というのも体性感覚の為せるわざかな。


Id: #a20000220002201  (reply, thread)
Date: Sun Feb 20 00:22:01 2000
Name: わたなべ
Subject: 操縦の基本は機体の姿勢の維持

あの風洞実験はそういう意味だったのか。

あの風洞実験では迎角がゼロでもある程度の揚力が発生していますが、それは 翼が弧を描いて曲がった形状をしているためです。翼が曲がっていると気流も 曲がるのは直観的に理解できると思います。こういう形状の翼では迎角を若干 マイナス (前下がり) にしたところで揚力がゼロになり、もっと前下がりにす ると下向きの力が発生します。

えーと、つまり「飛行機の翼が気流に対し前上がりの形に ついているので、滑走路でどんどん加速しながら走って いるうちに翼のところで揚力が生まれて、それが機体の 重さを上回ってついには飛ぶのだ」という感じですか?

そんな感じです。ちなみに飛行機はどんな速度で飛ぶ場合でも自重と同じだけ の揚力を発生しなければなりません。揚力というのは翼の形状と迎角が一定で あれば飛行速度の自乗に比例しますが、高速飛行時には機首を下げて迎角を小 さくして、低速飛行時には機首を上げて迎角を大きくすれば揚力を一定に保つ 事ができます。

こう書くと、パイロットは速度に合わせて機体の姿勢を調節すると思われそう ですが、実際には機体の姿勢を制御する事によって速度を調節する感じです。 機首を下げると速度が出て、機首を上げると速度が遅くなるんですが、それだ けだと (グライダーの場合はそれだけです) 高度も変化してしまうので、エン ジンの推力も調整して高度を一定に保ちます。

そしたら飛んでいる最中に翼を気流に対し前下がりに 角度を変えたりしたら、圧力が逆になって今度は下向きの 力が生まれてしまう訳ですか?<やらないと思うけど。

やると、急降下しつつ猛然と速度が出ます。マイナスGがかかって無重力状態 というか体が浮き上がる感じになって気色悪いです。急降下をする場合には超 過禁止速度を超えないように、また、あわてて引き起こして過大なGをかけた り失速させたりしないように注意が必要です。

それで気流自体は別に変わってこないような気がするのですが。 これは飛行機の羽とは違ってくるくる回っているものという ことで、モーメントの話は関係してきたりしないんでしょうか。

空気には粘性があるので、ボールを回転させると周囲の空気もボールとの間の 摩擦で回転します。ボールにバックスピンがかかっている場合には、ボールの 上方の空気はボールの進行方向に対して後ろに引っぱられて加速し、ボールの 下方の空気は前方に押されて減速する事になります。という話は早川さんの 「飛行機は何故飛ぶか」のページにも出ているのだ。


Id: #a20000219151332  (reply, thread)
Date: Sat Feb 19 15:13:32 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000219142347
Name: たかたひであき
Subject: ホントに「切り落とす」こともある

卓球のとこで説明が不足してました。カットショットで本当に下に落とすワザもあります。
ボールのスピードに比してあんまりバックスピンが強いと、ネットを越えてすぐあたりで、強い揚力で一旦わずかに上昇してから失速して、突然ボールが「落下」する。

Id: #a20000219143225  (reply, thread)
Date: Sat Feb 19 14:32:25 2000
Name: ブタネコ
Subject: スポーツ勘、 行列

ビリヤードでは、戸田さんの力学(岩波物理入門コース)に押し球、引き球の解説がある。
筑波大の体育の宮地力さんは、新宿高校の高校生のころから数学おたくだったけど、選手の重心のうごきをビデオにとり、Mathematicaで解析してる。彼のバタフライロボットは宮城高専に対抗できるかも?

医薬安全性研究会という吉村啓さんらが、薬品会社の数IIまでで薬学部に入ったエンジニアに統計を教えている会では、高校で行列を習わなかった人に、行列を教えるのが一番大変だったとか。文部省はそんなこと何も考えてないというか、厚生省と同様薬の安全なんかどうでもいいのだろうけど。
Id: #a20000219142347  (reply, thread)
Date: Sat Feb 19 14:23:47 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000219133328
Name: たかた
Subject: あ、いえ、、。

ところで,私が「実感を意識化する」と言っているのは,せめて「バックスピンを掛けてボールを投げればそいつはホップするよなあ」という実感を,「じゃあ,進行方向全面が上に回るような回転が与えられれば上向きの力が働くんだ」というふうに省察することができる

うーん、僕が、卓球の例を出したのは、つまり、卓球をしてる人は、意外と、上にポップする感覚が無いということなんです(だから、「切り落とす」なのだ)。
カットショットのとき、下にラケットを打ち下ろす動作をしてるからか、それともボールが放物線を描く代わりに、緩やかな直線に近い軌道を描くため、低い軌道を描くように打ってるからか、理由はよくわからんですが、卓球をしてる人は、ボールに下向きの力がかかっているように感じていることが多いです。どうしてこういう風に感じてるのか理由は今一つ分からんのですが、僕は、
「理論的には揚力は上向きのはずなのに「卓球」では、どうして下向きの力がかかっているのだろうか」
と真剣に悩んだことがあるのです。「下向きの力」が自分の錯覚に過ぎないというのは、自分の試合の時のビデオを見て初めて理解したのですが、いまだに、感覚的には納得しにくい部分があります。
だから、
それができない人が結構いると思う(これでもベテランの教師ですからね)ので,そういうふうに因果関係を見ることさえしないと,習った物理はぼろぼろとこぼれおちていって,公式当てはめ思考に陥るんじゃないかな,

というのは、そのとおりだと思うのですが、やっぱり、体をそのとおりに動かせることと、その動きが理解できていることは、全く別の問題なので、物理を教えた時、きちんと自分のやってることを物理にてらして理解できるかは、スポーツや声楽などができることとは、全く別だと思うのです。

プロトコル層(体性感覚神経)がおかしいから、アプリケーション層で物理学的には不自然なプログラムを作ることになる。すると、そのプログラムを通して問題を理解している人には、その分野に関しては物理学を適用することが難しくなってしまう。
ってことは、案外あるんじゃないかなぁ?
たぶん、「気」の(物理学的な意味での)存在を信じて疑わない人は、そういうことになってしまってるのだと思う。

Id: #a20000219133328  (reply, thread)
Date: Sat Feb 19 13:33:28 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000219105640
Name: こなみ
Subject: 体勢感覚,スポーツ勘

 中学生のころからコーラスやブラスバンドや音楽系のことをやって来てるので,似たような 表現は歌唱法や演奏法でも沢山でてきます。で,あきらかに物理的に間違った表現もたくさんあるし, ある種のリアリティとともに納得できる説明もあります。 たとえば,「声楽家は腹にも共鳴させるから大きな体のほうが有利だ」とかは, どうやってもそんなことは有り得ない。声は体の中の空洞によって共鳴するので あって,軟質の肉はエネルギー損失しか起こしませんから。

「声を頭に響かせなさい」とか,「目と目の間から声を出せ」とかいうのは, 指導上も有効だし,意識を体の特定の場所に集中させることで,鼻腔や口腔の 形状を無意識にコントロールしていたりするわけです。なれると「声の通り道」が 意識できるようになって,耳鼻科の診察室のポスターをみて,納得!とかですね。 そのレベルに達すると,自分の声の倍音の配分をイコライザーのつまみを回す くらいの感覚でいじれるようになります。こういう種類の「喩」による 体への意識の取り方と言うのは,多くの体をつかう技の指導の常道です。 それはそれで構わないのですが,でも手なれた指導はできてもブレークはしないものです。

ビリヤードで玉を突くのに,本人の「勘」では真ん中を打っているつもりでも, 「実は最適なのは,真ん中のちょっと上で,あんたは無意識にそこを打ってるんだよ」 と説明してあげることは,無駄ではないですね。その人が物理をわきまえていれば, 心から納得すると思います。そして,他人の打つのを見て正しく評価できるように なるはずです。自分のスランプを早く脱することができるかもしれません。意識化というのは 相対化でもありますから。

名選手が名監督になるとは限らないというのは,まさに勘から理性的分析への飛躍が 指導者への成長のひとつの条件であって,それが必ずしも優れた勘の持ち主にできることではない ことによるものでしょう(自明の議論ですが)。 スポーツ科学がちゃんとしていれば,そこらの「勘」と物理,生理,心理の間を ある程度結合できるのでしょうが,どうなのかな。私はかつて北欧の棒高跳びのオリンピックジャンパーが 医学部の学生であることに感心したことがあるけれど,日本のスポーツ界というのは いまいち根性と経験主義から抜けきれてないように思います。これはマスコミの 情報からの判断なので,もっと現場に近い分析があったら傾聴したいのですが。

ところで,私が「実感を意識化する」と言っているのは,せめて「バックスピンを掛けて ボールを投げればそいつはホップするよなあ」という実感を, 「じゃあ,進行方向全面が上に回るような回転が与えられれば上向きの力が 働くんだ」というふうに省察することができるといった心的過程を指しています。 それができない人が結構いると思う(これでもベテランの教師ですからね)。 で,そういうふうに因果関係を見ることさえしないと,習った物理はぼろぼろとこぼれおちていって, 公式当てはめ思考に陥るんじゃないかな,ということです。


Id: #a20000219105640  (reply, thread)
Date: Sat Feb 19 10:56:40 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000218234709
Name: たかたひであき
Subject: そいつは、理科教育の問題じゃなくて、体性感覚の問題じゃないかな?

こなみさん:
>私よりもはるかに野球なんかできるやつが,正解できないこと
>もあったりするのはよく分かる。そこらが理科教育の課題なん
>ですがね。自分の「実感」を意識化して考察できるようなレベ
>ルの力をなかなか育てられないものだというか。

うーん、僕もスポーツはたいして得意じゃないけれども、うまく、スポーツしたりする時の実感っていうか、身体的イメージが、必ずしも物理学的(力学的)に正しいものであるとは思わないです。からだを動かす時に使ってるイメージは、実際にどう動いているかとはだいぶずれてますから。で、うまくずれていないとうまく体を動かせない。

ロゲルギストの「物理の散歩道」でだったとおもうけど、
ビリヤードのボールを打つ時に、ちょうどボールの真ん中を打ったらボールに回転運動を与えられないから、台の上で正確にとばない(台から摩擦によって回転運動させられる)。回転運動と移動運動が互いにぴったりした速度で起きるためには、ややボールの上寄り(40%くらいのとこ)を打たねばいかん。ビリヤードのうまい人はその部分をうまく打ってる。でも、たいていのビリヤードがうまい人は自分がボールの中心を打ってると思っている。
ってな話があったような気がする。そもそも、自分のやってることを正確に把握できるほど普通の人の位置覚始め体性感覚ってのはきちんとできてるものじゃあない訳で、だから、実際やってることから頭の中で思ってることを「上手に」ずらすのが、スポーツの「コツ」だと思う訳です。
もっと極端な話だと、ファッションモデルだかなんかの人は、自分の頭のてっぺんが紐のようなもので天井から引っ張られていると感じるのだそうです。それを感じられないと、うまく、「モデル歩き」ができないそうだ。
あるいは、内気功とか合気道とかの人が、「気」とやらを持ち出して自分のやってることを説明しますけど、たいてい、筋肉とか神経の生理学なんかでケリがつく話です。しかし、「気」とやらがそのへんから吹き出してるように感じている(想像してる)状態じゃないと、その動作が、物理学的な意味で、うまくできなかったりします。
また、卓球で「切る」ショット(バックスピンのかかった強い上向き揚力を与えるショット)をうつとき、選手はボールを「叩き落としてる」感覚があります。というか、うまく打てるようになるにつれ、「切り落とす」感覚がでてくる。
モデルの話は伝聞ですが、後のふたつは、僕自身の実感でもあります。
僕は、こういうのは「理科教育」の問題でなくて、しょせん、人間の感覚なんて、いいかげんなものだから、そういうイメージで補ってるのではないかと思っています。

Id: #a20000219041027  (reply, thread)
Date: Sat Feb 19 04:10:27 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000218143731
Name: YAMANE Shinji
Subject: Re: 結局、CRICってのは

> たとえば、日本版UCITAみたいなのができちまうとやっかいだな

UCITAとはいきませんが、リンク先で言及されているDVDクラッキングを処罰する法律はすでに成立してます。それをすすめた著作権審議会のメンバー(ワーキンググループ座長)が例の「真の意図」を書いた半田教授です。いまはよくわからないけど、1、2年ほど前に半田教授は著作権業界からの寄付講座を持っていました。(彼は著作権を強化することを正義とする理論の日本の大御所です。)
くわしくはこのあたりを参照。
私も抗議に名を連ねていますが、「流行ってる」からやってるわけではなく、これを機会にソフトウェア作者のインセンティブについて審議会のメンバーにも真剣に考えてほしいと思っているからです。


Id: #a20000219014918  (reply, thread)
Date: Sat Feb 19 01:49:18 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000218182017
Name: くろき げん
Subject: 行列は万能の道具

高阪さん曰く

えーと、無知すぎる質問ですが、マトリクスは工学部では
なんか役に立ってるんですか?

同時に扱う数値の個数が2つ以上のときは、大抵の場合、行列(matrix)が役に立ちます。だから、何か特殊な例のみで行列が役に立つという感じではなく、数学が必要なほとんどあらゆる分野に何らかの形で行列が役に立つのです。そういう理由で、現在の多くの大学の理工系において1年生にベクトルと行列の理論(線形代数)を教えるというのが標準的なカリキュラムになっています。

例についてはあまりにもたくさんありすぎるので悩むな。どなたかよろしく。


Id: #a20000218234709  (reply, thread)
Date: Fri Feb 18 23:47:09 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000217220251
Name: こなみ
Subject: ボール投げ

ちなみに、この点について誤解している人に対して「時計回りに回転している ボールが左に向かって飛んでいる (すなわちバックスピンがかか っている) 時、 ボールにはどちら向きの力が働きますか?」と質問すると、「ええと、ボール の下面の方が気流に対する速度が速いわけだか ら、下向きですね」という答え が返ってきたりなんかします。
 これは実際にナチュラルシュートのかかったバックスピンの球が「伸びる」とか, 卓球で強烈なスピンをかけて球を弓なりに飛ばすとかいう経験でもあれば間違えない のなあ,と思ったりするのです。が,どっこい,全くの球技オンチ(サッカー,バスケットなどで シュート決めたことなし,野球でヒット打ったことなし)の私よりもはるかに 野球なんかできるやつが,正解できないこともあったりするのはよく分かる。 そこらが理科教育の課題なんですがね。自分の「実感」を意識化して考察できるような レベルの力をなかなか育てられないものだというか。
Id: #a20000218184900  (reply, thread)
Date: Fri Feb 18 18:49:00 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000217220251
Name: 高阪
Subject: 謎はすべて解けた!

いや、すべてじゃないけど、気持ちだけ・・・(笑)。
大事なピースが合ったみたいになんかすっきりしました。
>気流に対して翼が前上がりな角度になるような姿勢で
あの風洞実験はそういう意味だったのか。<ちゃんと
説明とか読んだのか自分・・・(苦笑)。

えーと、つまり「飛行機の翼が気流に対し前上がりの形に
ついているので、滑走路でどんどん加速しながら走って
いるうちに翼のところで揚力が生まれて、それが機体の
重さを上回ってついには飛ぶのだ」という感じですか?
(あ、書いているうちになんかまた違いそうな気が・・・)

そしたら飛んでいる最中に翼を気流に対し前下がりに
角度を変えたりしたら、圧力が逆になって今度は下向きの
力が生まれてしまう訳ですか?<やらないと思うけど。
その時もやっぱり「揚」力なんどしょうか???
あと動圧と静圧も判らないけどこれは黙ってようかな(笑)。

>「時計回りに回転しているボールが左に向かって飛んでいる時、
>ボールにはどちら向きの力が働きますか?」
んーと・・・、ボールの上面と下面で瞬間的に風圧を計ったら
違ってくるかもしれないけど(逆風と順風ってことで)、でも
それで気流自体は別に変わってこないような気がするのですが。
これは飛行機の羽とは違ってくるくる回っているものという
ことで、モーメントの話は関係してきたりしないんでしょうか。

それにしても日頃使っていない部分の脳を使っているみたいで
楽しいです(笑)。そういえば、中学までは物理も「判る」って
ことが楽しかったんだなぁ、とか思い出したり。高校でいきなり
「覚えて計算する科目」になって、大嫌いになりましたが。
Id: #a20000218182017  (reply, thread)
Date: Fri Feb 18 18:20:17 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000217200031
Name: 高阪
Subject: 日本語訳はないコトバなんですか?

>ぐるぐるまわるものがどう動くか予測するには力と
>回転中心からの距離の両方を考えなきゃ駄目よって
ナルホド! だから前書き(文章だけだったので
読めました)のところにジャイロスコープの話が
出てて、「自転する電子から惑星の運動までこれで
判る(<不確かですけど)」みたいなことが書いて
あったんですね。判った気がします。ありがとう。

でもなにやらこれと天秤の話は別のような気がするの
ですが。つりあいとかなんかそういう・・・(悩)。
あと、ひどく素朴な疑問なんですが、このモーメント
っていうのは「瞬間」とかのモーメントとおんなじ
ですよね。等速直線運動とかいうふうに字面でなんと
なく判るような物理学っぽい訳語がないのは、新しい
コトバだからなんでしょうか。

>数学でも、行列とかなくなったんだよなあ。
でも複素平面とかはあったほうが判りやすかった気が(笑)。
>マトリクスのわからん工学部生とか役に立つんだろうか
えーと、無知すぎる質問ですが、マトリクスは工学部では
なんか役に立ってるんですか? 高校時代にはゲームみたいに
勉強してたんで、行列や数列を使ってなんかするって
いうのがピンとこなくて。簡単な例があったら教えてください。
Id: #a20000218143731  (reply, thread)
Date: Fri Feb 18 14:37:31 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000218130257
Name: たかたひであき
Subject: 結局、CRICってのは

結局、CRICってのは、どういう組織かよくわからんみたいですね。僕は、別にフリーソフトって考え方が嫌いな人がいたって、かまわないんですけど、何がいやかって言うと、そういう人が行政とか法律とかに近いとこにいる(かもしれない)ということなのです。国家権力と関係ない人が相手なら、「嘲笑」するだけで良いでしょうけど、中途半端に権力者だったり、オーソリティーだったりすると、めんどうです。
たとえば、日本版UCITAみたいなのができちまうとやっかいだなと。

Id: #a20000218130257  (reply, thread)
Date: Fri Feb 18 13:02:57 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000218022127
Name: 鴨 浩靖
Subject: Re: 「著作権保護の推進」を唱う団体はそもそも「フリーソフトウェア」が嫌いなのでは

抗議活動をしている人の邪魔はしたくないので、できるだけ、あっさりと書くよう努力します。

崎山さんの分析のとおりとすると、ますます、その手の人たちは嘲笑の対象です。金銭的利益以外の利益が理解できない人たちということですから。たとえば、「名誉」なんて利益を守るために著作権を活用している人のことが想像できないってことで、その視野の狭さは嘲笑に値します。


Id: #a20000218104809  (reply, thread)
Date: Fri Feb 18 10:48:09 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000217210321
Name: たかた
Subject: マンホールの穴

わたなべさん:
>ええと、地上の気圧は風速の変動のせいでフラフラしているけれど
>地下の気圧は急速には変化はせずに地上の気圧を平均化したような
>状態になっている。という考え方でしょうか。

はい、そーゆーことです。もちろん、「ただ単に速度差があるのでそのぶんの圧力差が生じているはず」なんて考えると間違いですね。そういう意味の話かなぁーとは思ったんですが、初期状態が云々っていうと、マンホールってのは「密閉」のイメージじゃなかったもんで。地下の陰圧で「密閉下水道」の竪穴にへばり付いてたり、陽圧でちゃんと竪穴に収まってくれない「穴の空いてないマンホール」ってのを想像してしまって「そんな馬鹿なぁ!」って思っちゃったのでした。多分、「マンホールの穴」はその様なことが起きないようにするためであらう。
それだったら、小さな穴の空いた透明容器に風船をいれて置いといて、それを風洞にいれると風船が膨らむ。実験してみると、風船の膨らみ具合は、風の強さと、元々風船がどれくらいの大きさだったかの両方を見たらはじめて予測できた。
といったような、NHKのETVでやるよーな「実験」の話の方が、純粋っぽくて良かったのでは。

Id: #a20000218022127  (reply, thread)
Date: Fri Feb 18 02:21:27 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000217150622
Name: 崎山伸夫
Subject: 「著作権保護の推進」を唱う団体はそもそも「フリーソフトウェア」が嫌いなのでは

たしかに、問題の文章は、 どーしようもない空論であるにしても、そもそも「著作権保護の推進」を唱う団体は、 「ビジネスの種のしての(=お金になる)著作権」を保護したい団体であるがゆえに 著作権を使って「無料で」「自由に」情報をやりとりする、という発想が気にくわないのではないかと 推測してます。だからこそ、あんなひどいことを平気で書けるのではないかと。

なぜこう思ったかといえば、今月の bit(共立出版)をふと読んでみた(会社だったか書店の立ち読みだった かは忘れましたがてもとにはない)からです。今月のbitでフリーソフトウェアといえば、「計算の迷宮」 という匿名リレーコラムでその「自由」について扱っていますが今はその話ではなくて、 社団法人コンピュータソフトウェア著作権協会 の専務理事の久保田裕氏の連載コラムのほうです。

彼は、外国の著作権団体のひととの会話でむこうから出た言葉として「子供が小さいときから フリーソフトウェアのブラウザを使って無料の音楽を聞いて育って、これでは将来が心配だ」 (私は記憶で書いてるので細かい字句の差異はご容赦)というようなことを書き、 そしてこれに完全に同意しています。

これは、「無料が当り前と思って著作権に関する認識が育たない心配」ととれる可能性もありますが、 どちらかというと、「フリーソフトウェアには社会の主役であって欲しくない。 あくまで社会の主役はフリーでない、お金をとる情報・ソフトウェア・コンテンツであるべきだ」、 というニュアンスがこもった言葉のように受け取れました。考えすぎかもしれませんが。


Id: #a20000217221928  (reply, thread)
Date: Thu Feb 17 22:19:28 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000217211022
Name: わたなべ
Subject: 一瞬「蛾ロボット屋」に見えた

俄ロボット屋としては, 降ろすときに水平で,上げるときに前上がりになる ような動きを実現するようなメカニクスを 学生と一緒に考えたいような。

羽の前方寄りに回転軸をとりつけ、この軸の回転範囲を水平な状態と前上がり な状態の間に制限すれば、あとは軸を上下に動かすと自然に (空力的に) 蜻蛉 ひねりの動きになるのではないでしょうか。


Id: #a20000217220251  (reply, thread)
Date: Thu Feb 17 22:02:51 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000217200031
Name: わたなべ
Subject: 背面飛行

高坂さん曰く:

そうか、「流れる速さが違うから」ではなくて、「かかる圧力が違うから」な んですね。で、その圧力の違いは流れる速さの違いから生まれている、と。

はい、そうです。「流れがあると、圧力とは別の不思議な引っぱり力が働く」 というわけではなくて、「流れる速さが変化すると圧力そのものが変化する」 という事です。

ちなみに、この点について誤解している人に対して「時計回りに回転している ボールが左に向かって飛んでいる (すなわちバックスピンがかかっている) 時、 ボールにはどちら向きの力が働きますか?」と質問すると、「ええと、ボール の下面の方が気流に対する速度が速いわけだから、下向きですね」という答え が返ってきたりなんかします。

で、「回転モーメント」というのが知らない言葉で、

「偶力のモーメント」もしくは「回転させるような力」と言うべきでした。 上面を後方に引っぱりつつ下面を前方に押せば、グルンと回転するような力が 働きますよね。

>背面飛行している飛行機の翼では、上になっている平らな
>面の流れの方が、下になっているふくらんだ面の流れよりも速く
え・・・! 何故・・・。

そこのところが実は結構難しいのです。「揚力を発生しているという事は上面 の圧力が低いのだから、上面に流れ込む空気は引っぱられて加速するし、下面 の圧力は高いのだから、下面に流れ込む空気は押されて減速する」という説明 も可能です... つまり上面の方が速くなるのは揚力が発生しているせいなのだ。 これでは「何故揚力が発生するか」の説明にはなっていませんが。(^_^;

っていうのは、「平らな面とカーブ面」より「下面と上面」の ほうがポイントだということなんでしょうか。

「下面と上面」という事ではなくて、気流に対して翼が前上がりな角度になる ような姿勢で飛ぶのがポイントです。


Id: #a20000217211022  (reply, thread)
Date: Thu Feb 17 21:10:22 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000217101946
Name: こなみ
Subject: Re: 昆虫の飛翔

 トンボの羽が硬いのに「ひねり」ができるということは,基部の支持機構の材質は 弾力性があるのでしょうね。櫂を操るようなうまい動きをしてるのかしら。俄ロボット屋としては, 降ろすときに水平で,上げるときに前上がりになるような動きを実現するようなメカニクスを 学生と一緒に考えたいような。(とはいえ,いなくなる身としては遺言しておく程度だな)いちど そのビデオを見たいものです。スズメガのホバリングなんかも見事ですね。

蝶々の飛行は,下手なようでいて案外生き残りに適しているのかもしれません。スズメが モンシロチョウやモンキチョウを追っかけるんだけど,チョウの動きに照準が定まらないで, ひらりと躱されて行き過ぎては,またターンして追いかける,そんな風景を小さいころよく見てました。


Id: #a20000217210321  (reply, thread)
Date: Thu Feb 17 21:03:21 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000217200031
Name: わたなべ
Subject: 下水道

たかたさん曰く:

マンホールの話はよく分からん。わたなべさんの話は、地上と地下で空気の行 き来が無いことを前提にしてるようだけど、多分、下水は地上とある程度繋がっ てるはずで、無風の定常状態では地上も地下も1気圧になってるはずだから、 初期状態で地上と地下の圧力がことなるというのは非現実的だと思う。そうす ると、急な突風が吹いた時、地上の動圧が下がった分だけ、静圧は一時的に低 下するけど、地下ではそれが起きないはずだから、計算可能なはず。

ええと、地上の気圧は風速の変動のせいでフラフラしているけれど、地下の気 圧は急速には変化はせずに地上の気圧を平均化したような状態になっている。 という考え方でしょうか。このモデルが成立するとすれば、地上でずっと 10m/s で一定の風が吹いている間は圧力差は生じないけれど、これが突然の突 風で 15m/s になるとその瞬間に上面の圧力だけが低下するわけで、どれだけ 低下するかも計算可能という事ですね。

しかし、地下の通路は付近の川岸に開口している排水口に繋っているかもしれ ないし、その排水口は風上を向いているのか、風下を向いているのか、なんて 事を考え始めると、もう地下がどうなるかはわからないですよね。

というか、私がこの例を出して言いたかったのはただ単に「地上でずっと 10m/s で一定の風が吹いている」時に「上下で 10m/s の速度差があるのでそ のぶんの圧力差が生じているはず」なんて考えると間違い、という事です。


Id: #a20000217200346  (reply, thread)
Date: Thu Feb 17 20:03:46 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000217171218
URL: http://www.etl.go.jp/~harigaya/
Name: はりがや
Subject: 学会誌記事を拝見しました
>日本物理学会誌2000年2月号の和田純夫(東大総合文化)さん
>「サイエンス・ウォーズ」に...

この記事を先日拝見しました.わかりやすい文章で
書いてありましたね...

黒木さんの掲示板を訪れる物理屋さん,増えそうですね.

http://www.etl.go.jp/~harigaya/BBS/spool/log.html

Id: #a20000217200031  (reply, thread)
Date: Thu Feb 17 20:00:31 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000217183411
Name: たかたひであき
Subject: モーメント

>「力のモーメント」というのが高校の新課程に入ってきた
>分野らしいのですが、これってなんだろう、とかねてから
>思っていたことなのですが。

そうそう、僕の高校時代には、モーメントも角運動量もなかったのだ。しかし、なぜか、惑星運動での面積速度一定の法則だけはあった。不思議だ。数学でも、行列とかなくなったんだよなあ。マトリクスのわからん工学部生とか役に立つんだろうか?線形代数とか教える大学の先生は大変になりそう。
ええと、この場合の回転モーメントは「回転させる力」と考えても、別に良いと思います(ほんとは微妙に違うけど)。力のモーメントってのは、要するに、天秤とかで片方の「腕」の長さが長いとそっちがわには、軽い「おもり」を乗っけてもつりあう(たとえば、左の腕が右のn倍とすると、左のおもりは右のn分の1のおもさでつりあう)という理屈(つまり、ぐるぐるまわるものがどう動くか予測するには力と回転中心からの距離の両方を考えなきゃ駄目よってこと)を式にしたものと思って良いと思います(数式なしで説明するとこれよりまともな説明が思い浮かばん)。

マンホールの話はよく分からん。わたなべさんの話は、地上と地下で空気の行き来が無いことを前提にしてるようだけど、多分、下水は地上とある程度繋がってるはずで、無風の定常状態では地上も地下も1気圧になってるはずだから、初期状態で地上と地下の圧力がことなるというのは非現実的だと思う。そうすると、急な突風が吹いた時、地上の動圧が下がった分だけ、静圧は一時的に低下するけど、地下ではそれが起きないはずだから、計算可能なはず。
それとも、そういう議論をしてる訳じゃあないのか?
Id: #a20000217183411  (reply, thread)
Date: Thu Feb 17 18:34:11 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000216200350
Name: 高阪
Subject: う、いや・・・(笑)。

説明、ありがとうございます。>わたなべさん
やはし間違ってましたか。そうか、「流れる速さが
違うから」ではなくて、「かかる圧力が違うから」
なんですね。で、その圧力の違いは流れる速さの
違いから生まれている、と。<今度こそOKかな???
つまり「平たい物体の両面にかかる圧力が違う場合、
圧力の低いほうにひっぱられる」ってことですか?
(こうなるとポイントがずれる気が・・・(^^;)

マンホールの蓋の話、面白いです。なんというか「風に
あおられてマンホールの蓋が飛んだ」というだけのこと
にもそんなにいろんな説明があるということに感動したり。

で、「回転モーメント」というのが知らない言葉で、
今日、職場で物理の本をぱらぱらと見てみたのですが、
「慣性モーメント」しか載ってなくて、しかもこれを
理解するには数学が必要で(言葉でなく式で説明して
ありました)、あえなく撃沈してしまいました。実は
「力のモーメント」というのが高校の新課程に入ってきた
分野らしいのですが、これってなんだろう、とかねてから
思っていたことなのですが。

>背面飛行している飛行機の翼では、上になっている平らな
>面の流れの方が、下になっているふくらんだ面の流れよりも速く
え・・・! 何故・・・。
>平らな下面よりもカーブした上面を流れる気流の方が速い、
っていうのは、「平らな面とカーブ面」より「下面と上面」の
ほうがポイントだということなんでしょうか。
Id: #a20000217171218  (reply, thread)
Date: Thu Feb 17 17:12:18 2000
Name: 稲垣耕作
Subject: 日本物理学会誌2000年2月号

日本物理学会誌2000年2月号の和田純夫(東大総合文化)さん「サイエンス・ウォーズ」に、「日本では,黒木玄氏(数学者)がかなり前からこの問題について多くの情報を集め,ホームページで公開している.」と紹介されていました。ここで議論してる方はよくご存じの雑誌でしょうが、ぼくは情報学なのでたまたまみつけました。ROMさんたちは知らない方も多いでしょうから、一応ご紹介します。

Id: #a20000217150622  (reply, thread)
Date: Thu Feb 17 15:06:22 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000216205334
Name: 鴨 浩靖
Subject: フリーウェア

問題の文章が粗雑な代物であることは同感。ただ、実務を知らない法学者が現実離れした思い込みで空論を書いて恥をかいたものと私には見えたので、抗議よりも嘲笑のほうが効果的だと感じました。
Id: #a20000217115655  (reply, thread)
Date: Thu Feb 17 11:56:55 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000217032845
Name: たかたひであき
Subject: 排他的譲渡権

>しかし日本の現行法ではフリーウェアを公開することはやはり排他的譲渡権とか
>いうやつの行使であって著作権を放棄したわけではないと解釈できるのではない
>でしょうか。例えば、著作権法にある「権利管理情報」を無断で書き換えられる

うーん、この文章に対する批判ってのは、
「無料のソフトウェアであっても、著作者は「金儲け」をしたがってるのだ、きっと著作者はバージョンアップして金を取るのだ」
っていう、著作者の意志の勝手な推測が気に入らないんだと思うなあ。
だから、
「ソフトウェアを使う/再配布する時には、無料であろうと有料であろうと、ライセンスの文書があるなら、著作権者が求めているライセンスをきちんと読んで守りましょう。再配布や改変に関するライセンスが無いなら、再配布や改変をしてはいけません」
って記述だったら、文句はないわけ。
ぼくとしては、フリーソフトの作者じゃなくてシェアウェアの作者でも、
「要するにあんたはお金が欲しいんでしょ。」
みたいなことをいわれたら怒ると思うのだ。たぶん、シェアウェア作ってる人だって、そんなに儲かってないし、儲けようと思ってない気がする。シェアウェアだって、お金自体より、自分の作品をお金を払ってでも欲しい人がいるっていうことがうれしいんだと思う。ちがうかなあ?
Id: #a20000217101946  (reply, thread)
Date: Thu Feb 17 10:19:46 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000214174458
Name: 早川
Subject: 昆虫の飛翔

完全平泳ぎや飛行機からちょっと離れて実際の昆虫の飛翔の話です。 昨日、NHKの賞を取ったという河内微小流動プロジェクトのビデオを 見る機会がありました。このプロジェクトは東大生産研の河内啓二教授 をリーダーとした科学技術庁のプロジェクトで、ビデオは研究成果報告 の一貫の様です。

ビデオはなかなか見事なものでした。まず飛行機がReynolds数が10^6程度 であって、その場合は揚力は翼に厚みがあった方がよく、仰角が大きすぎる と失速することを示してから、次に昆虫のようなR=10^3程度では揚力は薄い 程大きく、失速がないことを示していました。

次の段階ではとんぼの解析です。羽は割と硬く、変形は無視できるようです。 解析から分かったことはうちおろしではほぼ水平にして揚力を稼ぎ、うちあげ のときは仰角を大きく取って揚力のロスを減らすと共に推力を得ています。 そうした動きに伴う渦の発生も大規模数値計算からきれいに示していました。

蝶の場合はというと、羽が大きいので羽を反転させることは出来ず、かわりに うちあげのときに体を起こして揚力ロスを防いでいます。(うちおろしは水平)。 従ってとんぼとは違って安定な推力を得ることが出来ず、ひらひら舞うことに なるようです。ここでも3D数値計算から渦の発生、乖離、体を起こしたときの 渦の発生の抑制等が鮮やかに示されています。

なかなか見事なものですが、チームが解散しているのでプロジェクトの詳細 を知ることは困難な様です。検索では 応用物理64、No.8 ,822 (1995), パリティ 8、32 (1995) あたりが見つかった程度です。


Id: #a20000217032845  (reply, thread)
Date: Thu Feb 17 03:28:45 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000216205334
Name: 河本孝之
Subject: CRIC

検索エンジンではCRICだけですと、

千葉地域インターネット連絡会
Carlson School のリサーチ・センター

とかも出てしまいます。一応、調べた限りの結果としては「社団法人著作権情報センターは、著作権思想の普及を行うとともに、著作権制度の改善及び適正な運用のための調査研究等を通じて、著作権及び著作隣接権の適切な保護を図り、もって文化の発展に寄与することを目的とする団体です」となっており、SARAH(私的録音補償金管理協会)の支援を受けていたり、JASRACの関連団体との扱いも受けているようです。 (このページも参照しました)
1996年11月に第一回の懸賞論文を募集しているので、少なくとも1996年より前からあったことは確かですが、それ以外はう〜ん、不明です。

 なるほど build 1.0.0 になってからシェアになるソフトはありますから、CRICの記述が、評価段階のアルファ版などを「フリーウェア」と同一視しているような印象を受けますね。しかし日本の現行法ではフリーウェアを公開することはやはり排他的譲渡権とかいうやつの行使であって著作権を放棄したわけではないと解釈できるのではないでしょうか。例えば、著作権法にある「権利管理情報」を無断で書き換えられる(readme の credos から勝手に人名を削るとか)と、フリーウェアの作者を含めてコミュニティの中ではひんしゅくを買うといったところに現れていると思いますが、ちゃうんかなぁ・・・。
Id: #a20000216205334  (reply, thread)
Date: Wed Feb 16 20:53:34 2000
Name: たかたひであき
Subject: CRICってどういう組織がご存知の方おられませんか?

すでにご存知の方も多いでしょうが(ていうか、ご存知の方の方がずっと多いでしょうが)、
「Q13 フリーウエアは著作権を放棄したものと考えてよろしいでしょうか」
って言うページがありまして、ここに抗議メールするのが流行ってる(?)らしいです。
コンダラLinuxが有名で昔からやってますけど、なかむらあきふみさんとか。
で、この抗議対象の文章をつくってる、CRICってどういう事をやってる団体かご存知の方おられませんか?行政とかとどういうつながりがあるのかとか、著作権とかに関する法律の世界の人たちの評価はどうなのかとか。
Id: #a20000216200350  (reply, thread)
Date: Wed Feb 16 20:03:50 2000
Name: わたなべ
Subject: 巻き込み力?
ベルヌーイの式が意味するのは「最初にある速度である圧力の流体があったと
して、速度が変化するとそれに応じて圧力も変化する」という事です。「流体
がこれこれの速度の時、圧力はいくらか?」というのは、「最初にどういう速
度でどういう圧力だったのか」がわからなければ決められません。

翼の上下の気流の圧力を比較する場合は、上下に分岐する前には速度も圧力も
同じだったわけですから、速度の速い方が圧力が低いという事ができます。

では、地面にマンホールの蓋があって、地下は無風だけれど地上には毎秒 10
メートルの風が吹いているという場合について考えてみましょう。この場合は、
地下の空気と地上の空気とでは初期状態が違うでしょうから、翼と同じように
揚力を計算する事はできません。

余談ですが、時折見かける「風速 30m/s の台風が面積 100 平方メートルの家
の屋根を持ち上げる力を求めよ」のような例題もマンホールと同様に計算不能
です。「風上側だけ窓が開いていたとする」みたいな条件設定であれば計算可
能ですが。

ともかく、「平たい物体の両面に速度の違う流れがあるとき、その物体は流れ
の速いほうに引っ張られる」とは一概に言い切れない場合もあるという事です。

話をマンホールの例に戻すと、ここでもしも地下も地上も等しく1気圧であっ
たなら、どんなに流速差があっても、蓋は上からも下からも同じように1気圧
で押されているだけで、揚力は働きません。

さて、どんなに風が吹いてもマンホールの蓋に対しては全くなんの力も働かな
いのかというと、そういうわけでもありません。空気には粘性があるのでマン
ホールの蓋の表面を真後に押すような力 (抗力) が働きます。

さらに言うと、蓋にも厚みがあって蓋を支えている位置と蓋の表面の間に距離
があったりなんかすると、蓋には風上側を持ち上げるような回転モーメントが
働く事になります。(でもこれは揚力ってのとは違いますね)

それで蓋が本当に回転してしまうと、風が吹いているところに斜めに板がつき
出されるので、今度は本当に揚力が発生して、蓋は吹き飛ぶ事になります。

それから、背面飛行している飛行機の翼では、上になっている平らな面の流れ
の方が、下になっているふくらんだ面の流れよりも速くなります。

Id: #a20000216091511  (reply, thread)
Date: Wed Feb 16 09:15:11 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000214195046
Name: 高阪

揚力ってなんなんだろう、とか思いながら皆さんの
書込みを見ていた高校での化学生物選択者ですが、
わたなべさんの残していかれたリンク先を見て
なんとなく判ったような気が・・・(ホントか?)。
もっぱらその速さの違いがなんで生まれるか、
みたいなところに重点があるようでその上さらに
むつかしいことは判らなかったんですが、つまり
飛行機の羽根の上側と下側で空気の流れる速さが
違っていることで、上向きの力が生まれるんです
よね・・・?<限りなく自信がないが(^^;

揚力とはそうして生まれるものということになって
いるのかもしれませんが、感覚的にはどうやら
平たい物体の両面に速度の違う流れがあるとき
その物体は流れの速いほうに引っ張られる、と
思ったほうが私にはしっくり来るみたいです。
(早いほうに巻き込み力(?)があるからとかね)
でもそうすると、飛行機の羽根をひっくり返したら
羽根は下に引っ張られる訳で、そうしたらどうも
「揚」力とは言えないような・・・。難しいです。
Id: #a20000214234954  (reply, thread)
Date: Mon Feb 14 23:49:54 2000
Name: わたなべ
Subject: 下の記事の
葛尾中学校のページというのは、葛尾中学校に置いてある
イルカさんのページと言った方が良いかもしれません。

Id: #a20000214195046  (reply, thread)
Date: Mon Feb 14 19:50:46 2000
Name: わたなべ
Subject: 揚力を説明する Web ページ

揚力について説明している Web ページをいくつかリストアップしてみました。

まず、 北海道エアシステムのページ ですが、ここでは例によって例のごとく、前縁で上下に分かれた気流は後縁 で同時に合流するので、平らな下面よりもカーブした上面を流れる気流の方が 速い、という説明がなされています。

次に 葛尾中学校のページ ですが、ここでは「旧式の飛行機の翼」は下面は平らで上面がふくらんでいる ので上面の気流の方が速いために揚力が生じ、「ジェット戦闘機や紙飛行機の 薄い翼」では空気の流れの向きを変える事の反力が揚力となる、という具合に 翼型によってメカニズムが事なるかのように説明されています。

それから 熊本工大の明石教授のページでは、 風洞実験の写真を見せて、翼上面では下面よりも流線の間隔が狭くなっている 事を示した上で、上面では流路が狭くなっているために流速が速いと説明して います。これは「翼上面の方が距離が長いから」というよりはずっと良い説明 だと思います。しかし、空気は圧縮性流体なので、「圧縮されたせいで流路が狭くなたん じゃないの?」と思ってしまうかも。きちんと計算すれば、圧力が低下しつつ流路が狭くなるので 流速はとても速くなる、のだけれど。 それと「実験してみた らこうなっている」というのは説得力はあるんだけれど、「何故上面の方が流 路が狭くなるのか?」という疑問に対する回答にはなっていないのがやや気に なるのだ。

最後に 村上氏のページ ですが、冒頭に「その断面形(翼形)は上面の湾曲が下面より大きいので」と いう怪しい話が出てきますが、その後はわりと正しいように思います。完全流 体では下流側のよどみ点が翼の上面になり、翼下面から後縁を回り込む流れに なって循環が生じないのだけれど、実在流体ではそんな流れかたは無理なので 気流が剥離して渦を生じてよどみ点は後縁に一致するところまで後退する。そ の渦で揚力が発生する、という説明になっています。


Id: #a20000214174458  (reply, thread)
Date: Mon Feb 14 17:44:58 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000214165950
Name: 早川
Subject: 完全平泳ぎと昆虫の飛翔

ようやく理学部の方に行くことが出来て論文をコピーすることができました。 とりあえずLighthillが比較的あっさりとした解析で完全飛翔を証明しています。 (循環の発生とその量)。まだコピーしたばかりなので詳細は読んでいませんが 等角写像に慣れていたらすぐ読めそうです。3次元の影響とか、粘性の効果に ついても触れています。

M.J. Lighthill, J. Fluid Mech. 60, 1-17 (1973): see also T. Weis-Fogh, J. Exp.Biology, 59, 169-230 (1973)

完全飛翔では専ら前から見た2次元断面での揚力の発生を議論しているので 平泳ぎとまあ同じ話です。但しLighthillの論文で気になるのは羽を打ち降ろした 後に胴体からちょっと離れていくことがキャンセルしないために必要だとか いうことが書いてある点です。羽を伸ばすという操作が必要になる様です。

詳細は論文を読んでみて下さい。またLighthillの論文よりWeis-Foghの 論文の方がいろいろ発展性があって面白いかもしれません。


Id: #a20000214165950  (reply, thread)
Date: Mon Feb 14 16:59:50 2000
In-Reply-To: a0056.html#a20000212142950
Name: 田崎
Subject: 「完全平泳ぎ」という用語ができてしまった?

たかたさん、
ところで、「平泳ぎ」で手の周りに手と同じ形の「筒」を作ってやって、つまり、手でなくて、シリンダの中 のピストンだと思えば、「怪しげな海の生き物」と同じことではないでしょうか?とすれば、この両者の本質 的な違いはないのでは
そうです。 それが、ぼくの疑問でした。

「ダランベールの背理」と呼ばれている命題は、 完全流体中を一定速度で運動する剛体には抵抗が働かない、ということのようなので、 一般に物体が変形したり、加速運動をする場合には、 抵抗や揚力が発生しても構わない気がします。 どうも早川さんは昆虫型の飛行は完全流体中でも可能だという結論に達しているようですね。 そのへん、またお時間があったら教えて下さい。 いずれにせよ、これは数学的にきちんと定式化された疑問なので、 答えはあるはず。 そろそろ推測に頼るのをやめて、真面目に流体力学の方程式に立ち返って考える段階だと思っています。 ちょっと暇がない。

ただし、 これは純粋に興味本位の議論であることに注意。 完全平泳ぎが可能だからといって、 即座に現実の空気の中での問題とは関連してこないと思います。 このあたりは、流体に関する議論で、 やたら「ベルヌーイの定理」だの「クッタ=ジュコフスキーの定理」 だの理想化された数学的な「定理」を持ち出すのがひっかかる、 という点とも関連するのですが、今日はちょっと時間がないので、また今度。


Id: #a20000213214408  (reply, thread)
Date: Sun Feb 13 21:44:08 2000
Name: あかね

真剣に答えてくださってありがとーございます! もう少し様子をみてなにかおかしいことがあったらちゃんと 病院にいきます。本当にありがとうございました
Id: #a20000213000550  (reply, thread)
Date: Sun Feb 13 00:05:50 2000
In-Reply-To: a0057.html#a20000212191217
Name: たかたひであき
Subject: 性器出血

あかねさんになんて書こうか考えてたら、すでに山形さんが僕の書きたいことを大体書いてたので、ひとつだけ。

あかねさん、この掲示板にかぎらず、ネットのように、相手が専門家かどうか確かめられない状況では健康や医療などに関する相談はするべきではないと思います。いいかげんなことを書いてあるウェブページも多くありますし。
大学の臨床実習のときに、そういういいかげんなウェブページのプリントアウトをもって、診察を受けに来た患者さんがいて非常に不安に感じました。
ときどき、医療相談を受け付けるメーリングリストやニュースグループなどもありますが、相談者の状況もよく分からないはずのネット上で自信ありげに質問に答えている人は、少なくとも僕は、信用できない人かもしれないと思っています。
ご健康をお祈りしております。
Id: #a20000212215356  (reply, thread)
Date: Sat Feb 12 21:53:56 2000
Name: 山形
Subject: 生理かどうかは……

そういうはなしはちゃんと医者にきかなきゃダメです。こんなとこで、素人の生兵法で 断片的な情報だけでいいかげんなアドバイス受けてもいいこと一つもないです。


Id: #a20000212191217  (reply, thread)
Date: Sat Feb 12 19:12:17 2000
Name: あかね
Subject: これは生理?

今はまだ周期はきまってないんですけど、前の生理から 25日後に出血しました。なんかいつもと違って薄赤かったし、次の日はでませんでした。25日もたって、排卵出血ってゆーのはありえるんですか?不安でしょーがないんです。だれか教えてください!

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管理者: 黒木 玄  <kuroki@math.tohoku.ac.jp>  (Web Site)
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