2002-05-19[n年前へ]
■風上に向かう「しょんべん小僧」 
「しょんべん小僧」の物理学 逆風編
近所の海辺で、不思議なお堂を見つけた。迷路のような曲がりくねった裏小路を抜けて行くと、小高く鋭い丘があって、その上に小さな八幡宮が建っている。そして、その丘（というより小高い岩）の中腹には小さな不動堂が建っている。かつては不動堂がその丘のヌシであったらしく、その丘は不動岩と名付けられている。とにかく、本当に小さいけれど、とても不思議な空間なのである。そして、その不動岩のてっぺんで潮風に吹かれて体が冷えたワタシは、バチ当たりにも立ちションをしてしまったのだ。
恥ずかしい話ではあるが、ワタシはトイレが近い。長〜い重要な会議中、カリカリと鉛筆の音が響く試験中、ビアグラスがぶつかる音が溢れる居酒屋で、あらゆる時、あらゆる場所でソレをもよおすワタシは、あらゆる場所でソレをする。もうそれは散歩中の犬並といっても良い位にソレをしまくるのである。
思い起こせば、観光バスで首都高速を走っているときに、いつものようにソレをもよおしたワタシは、観光バスに満載された同級生達（もちろん男女共に満載である）の視線を背中に浴びまくりつつ、首都高速の道路沿いで立ちションにいそしんだことすらあるくらいだ。そして、さらに真相を書いてしまえば、その時にはあまりの背中に降り注ぐ視線のイタさに（膀胱に押し寄せる強風波浪に関わらず）ろくに放水活動ができなかったことも、今となっては懐かしくも哀しい思い出なのである。
海辺の不動岩の上で潮風に吹かれながら、そんな「立ちしょんべん」にまつわるエトセトラを思い出したワタシは、久々に「しょんべん小僧」の物理学パートツー- 風に向かって「立ちしょんべん」をするにはどうしたら良いか -を考えてみたい、と思うのである。逆風に負けずに立ちションを遂行するためにはどうすれば良いかを考えることにより、時と場所を選ばず立ちションを遂行したいと思うのである。
そこで、まずは、「立ちションベン」のパラメーターを決めてみよう。もちろん、立ちションには色々なパラメータがある。もちろん、人によっても違うだろうし、状況（観光バスの視線を集めたワタシのソレは明らかに「普通の立ちション」ではなかった…）によっても違うことだろう。しかし、ここはひとまず「しょんべん」の初速と放水を行う「銃筒」の角度を適当に決めてみる。つまり、立ちションがどの向きにどれだけの速さで放出されているかを決めてみるのである。
 「しょんべん小僧」の物理学- あともう一歩、前に出ろ - (2000.10.29) |
下左のグラフは「銃筒」を水平撃ちする歳の「しょんべん」の初速と、その場合の「しょんべん」の軌跡である。「銃筒」から「しょんべん」が秒速2,3,4mで飛び出すときの「しょんべん」の軌跡を計算してみたモノだ。縦軸が鉛直軸、横軸は立っている場所を0とした時の水平距離を示している。単位はいずれもメートルである。ショーという感じで放水中の立ちションの様子がよく判ると思う。「しょんべん」を放つ「銃筒」の高さは70cmとちょっと低めにしてしまったが、普通もう少し高い場所にあるのが自然だろう。
飛翔中のしょんべんが受けるの空気抵抗も、この計算中では考慮してあるが、この段階では未だ特に風が吹いているわけではないので、しょんべんの軌跡は大体放物線と似通っているものになっている。このグラフを眺める限りでは、しょんべんの初速は秒速3m位に設定するのが自然に思われる。場合によっては（どんな場合だ!?）、もう少し違うような感じもするのだが、とりあえず平均値としては「しょんべん」の初速は3m/s位で良いように思われる。
青 : 2m/s  | 青 : 下向き30度  |
そして上右は試しに、「しょんべん」を放つ「銃筒」の放出角度を変えた場合の「しょんべん」の軌跡を計算してみた場合の「しょんべん」の軌跡である。ここでは下向き30度、水平撃ち、上向き30度の三種類をやってみた。この三つの場合の結果、そして色々な「しょんべん小僧」を見る限りでは、「しょんべん」の狙い方としては水平撃ちが普通だろう。自らの経験と重ね合わせてみても、「しょんべん」は水平撃ちが「安定度・飛距離」共に優れており、それ故にそのやり方が一般的ではないかと思うのである。
さて、こんな感じで大雑把に初速度を決めてみたところで、本題の風が吹いている場合の「しょんべんの軌跡」を計算してみた。下のグラフが、潮風に吹かれながら風上に向かって放水作業を行う場合の「しょんべんの軌跡」である。つまりは逆風に晒されたしょんべん小僧のしょんべんの軌跡である。
左は吹いている風の風速を0〜28m/sまで変えてみた場合のしょんべんの軌跡を計算してみたものだ。しょんべんはもちろん風上に正確に狙いを付けている。このグラフを見ると、風が強くなるに従い、しょんべんの軌跡が風に吹かれて自分の足元に吹きながされているのが判ると思う。風速3m/s位では、「しょんべんの飛びが何だかちょっとなんか違うかな？」という程度であるが、風速28m/sにもなると、自分の足元に押し戻される程度では済まず、何と自分の足先に「しょんべん爆弾」が見事に誤爆してしまっている。何とも恐ろしい事態である。秒速28m/sの風= 時速50kmの風圧と言えば、それはすなわちCカップバストの感触(擬似オッパイに関するhiraxの関係式)であるわけであるが、その「天使のCカップバスト」を装う魔の風に銃筒を向けて「しょんべん」を撃った瞬間に、何と自分の足先に天罰が下ってしまうのである。恐るべき、逆風なのだ。
黒 : 0m/s (時速0km)  |
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そこで、もちろん、そんな強風の中での立ちしょんべんをする場合に誤爆しないようにするためには、いくつかの対策がある。もちろん、誰でも思いつく一番判りやすい方法が「しょんべん」が銃筒を飛び出す初速や構える銃筒の角度を変えるというものである。風に負けない強さでしょんべんを放水したり、飛距離が出なくても良いから、風に流されにくいような銃筒の角度に狙いを変えるというものだ。右のグラフは、例えば銃筒の角度を水平撃ちを止めて、「しょんべん爆弾」が風に流されて誤爆しないように、下向き30度の速射タイプに変更してみたものである。自分の足に見事に命中していたしょんべん爆弾が、なんとか誤爆せずに地面に吸い込まれていることが判ると思う。
ところで、実は立ちションベンにはたくさんのパラメーターがある。ションベンの初速度と銃筒の角度だけではないのである。実は地味だが、大きなパラメータが数多くある。その内の一つが、しょんべんを撃つの銃筒の口径なのである。風が吹いていないような場合にはあまり関係ないが、風が強くて空気抵抗がとてもとても無視できないような場合には、この銃筒の口径は大きく効いてくるのである。空気抵抗の大きさ自体が口径の二乗で効いて、ションベンの質量は口径の三乗に比例するから、結果として口径に比例して空気抵抗の影響が小さくなる。すなわち、口径が小さいと風の影響を強く受け、口径が大きいと風の影響を受けにくいのである。つまりは、細くショワァーと放水するか、太くジョワァーと放水するかどうかはとても重要なのである。
というわけで、下のグラフが風速28mの逆風下で「しょんべんを水平に撃つの銃筒の口径」を変えてみた場合の計算結果である。口径を大きくすることで、風の影響を受けやすい水平撃ちをしているにも関わらず、しょんべん爆弾の誤爆を楽々と防ぐことができているのが判るだろう。風吹く中で立ちションを力強く安定してするためには、何より放水口の口径を大きくすることが大切なのである。
黒 : 半径 3mm 赤 : 半径 2mm (風速28/s = 55km/h下における水平撃ちの場合)  |
というわけで、「逆風に負けずに立ちションを遂行するためにはどうすれば良いか」「時と場所を選ばず立ちションを遂行するためにはどうしたら良いか」を考えてきたワタシは、「しょんべんを撃つの銃筒の口径を太くするべし」という結論を得たわけである。と、書きつつ「そんなことできるかぁー」と叫びたくもなるが、日々鍛錬をすることで、いつ日かそんなワザを拾得し、あらゆる時と場所で、雨ニモ風ニモ負ケズ、そして「天使のCカップバスト」を装う魔の風にも負けないワタシになりたい、と思うのである。
ところで、そんな「しょんべんを撃つの銃筒の口径を太くしたりする」ことが既にできるヤツラもいるのである。それはもちろん、ションベン小僧達である。だから、街中に立っているションベン小僧達、強い逆風に晒されりすることの多いションベン小僧達は、「銃筒の口径」がきっと太いのではないか、とワタシは想像するのである。なかなか、彼らのソレの口径を計ったりする機会には恵まれないのではあるが、きっと彼らは太くジョワァーと放水をすることで、風に負けない立ちション生活を貫いているのではないか、とワタシは想像したりするのである。ワタシもいつの日か、力をつけて彼ら逆風に負けないションベン小僧のようになりたいと思うのである。 …どう特訓するのか判らないけど…。
2002-10-16[n年前へ]
■「役に立たない」「役に立つ」 朝日新聞社説
今年の物理学賞は、天文学という「役に立たない」研究に決まった。化学賞は対照的に「役に立つ」道具づくりが栄冠に輝いた。 朝日新聞社説
from 日々の雑記帳 2002/10/11（リンク）
2003-03-10[n年前へ]
■松井の不思議な「マッハ弾」？
スタンドまでわずか0.7秒の超打球
先日、asahi.comを読んでいると「松井の『ションベン小僧』は飛ばします」なんていう記事が目に入ってきた。ＪＲ北山形駅前のションベン小僧がニューヨークヤンキースに行った野球の松井選手のコスプレをしているという話だった。ヤンキースのユニホームを着てバットを小脇に抱えた松井ションベン小僧が、大きな放物線を空に描いているそのようすを見ると、確かに染ノ助・染太郎ではないが「いつもより余計に飛ばしておりま～す」という印象で力強さを感じさせるのである。「しょんべん小僧」の物理学、風上に向かう「しょんべん小僧」と「ションベン小僧が描く放物線」に関してはちょっとばかりうるさいワタシの目から見ても、確かに「松井の『ションベン小僧』は飛ばします」なのだ。
こんなションベン記事を筆頭に松井の記事を至るところで見かけるのだけれど、この記事と相前後して「松井のマッハ弾」なんていうフレーズも何処かで見かけた。何でもその松井の打球は「打ってからスタンドに飛び込むまで、わずか3秒のマッハ弾」だったという。この記事が本当であるとするなら、スタンドにいる人の安否が心配になるような殺人打球なのである。こんな殺人打球で狙われた日には、きっとセンタースタンドは二百三高地をも彷彿させるような惨状になっているに違いないのである。
ところで、その「松井のマッハ弾」という表現を見ながら、私はふと思ったのである。
「あれ？ホームベースからスタンドってそんなに遠かったかな？」
「音速で3秒もかかるほど遠かったかな？」音速で3秒ってことは、350m/s * 3 s ≒ 1km…？ホームベースから観客席まで１キロメートル…？そんなに野球場って大きかったのか…？野球のルール上は「中堅のフェンスまでの最短距離は400フィート（121.918メートル）を必要とする」という規定があるらしいが、400フィートより長ければホームベースから観客席まで１キロメートルもあってもＯＫだったのか…。
いやいや違う…、絶対に何かがオカシイ。そうだ、この地球上には空気抵抗というものがある。少なくとも通常の野球場には空気抵抗が絶対にあるハズだ。きっと、打球をバットで打った直後は音速を超えるマッハ弾なのだけれど、空気抵抗ですぐにスピードがおちてしまい、スタンドに入るまで3秒もかかっているに違いない。素直なワタシは新聞記事を信用するわけで、きっとそうであるに違いないのである。きっと、「松井のマッハ弾」の軌跡はスタンドに向かって真っ直ぐではなくて、急激にスピードが遅くなって失速したりしているに違いないのである。そこで、試しに打球の軌跡のシミュレーション(referto Matthew M. Thomas)をしてその辺りのことを調べてみることにした。
まずは、松井選手の挑戦先でもあるメジャーリーグのホームランキングでもある「サミー・ソーサ選手の打球」をシミュレーションをして眺めてみることにしよう。上方向30度センターに打球が飛んで、その打球の打った直後の初速度が110mile/h(≒180km/h)である場合のシミュレーションである。ちなみに、打球が回転していない場合と、打球に3000rpm程度のバックスピンがかかっている場合を調べてみることにした。
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この結果を見ると、例えばサミー・ソーサの打球の飛距離は「打球が回転していない場合」にはたかだか350フィートくらいでセンターのフェンスまでの距離400フィート（121.918メートル）にも達していないことが判る。つまり、これでは単なるセンター・フライなのである。しかし、実際にはボールの少し下の部分を打つことにより、ボールにはバックスピンがかかっているわけで、その回転によりマグナス力を受けてボールは浮き上がる。そのため飛距離が伸びて、420フィート程度までも打球は飛ぶことになる。つまり、サミー・ソーサ選手の打球は見事（ホームラン・キングなのだから当たり前か）ホームランになるわけである。
それではそのサミー・ソーサ選手らが活躍するメジャーリーグに挑戦している「松井のマッハ弾（初速度=765mile/h）」の場合にはどうなるだろうか？サミー・ソーサの場合と同じように打球が回転していない場合と、打球に3000rpm程度のバックスピンがかかっている場合を調べてみた。
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すると、「松井のマッハ弾（初速度=765mile/h）」の場合には「空気抵抗ですぐにスピードがおちてしまい、スタンドに入るまで3秒もかかってしまっていたり」「急激にスピードが遅くなって失速したり」なんか全然していないのである。いや、そもそも打球が「スタンドに飛び込む」ことすらいないのである。「打球が回転していない場合」でも、「バックスピン=3000rpmの場合」でも、何処まで飛んでいるか全然判らないほどの場外ホームランになってしまうのである。松井の打球は一直線に青空に向かって飛んでいくのである。
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そこで、試しに打球の角度を低くしてスタンドを狙って計算してみると、今度は0.7秒ほどでスタンドに打球が突き刺さってしまったのである。「打ってからスタンドに飛び込むまで、わずか3秒のマッハ弾」どころでなくて、「打ってからスタンドに突き刺さる、わずか0.7秒のマッハ弾」なのである。やはり、何かが記事とは違うのだ。一体、松井の「打ってからスタンドに飛び込むまで0.7秒のマッハ弾」とはどんな打球なのだろうか？あの記事は事実無根の記事なのだろうか？素直なワタシたちはスポーツ新聞のプロバガンダに、見事なまでに騙されているのだろうか？
それは違うのである。何でも信用する素直なワタシはついに記事通りの「打ってからスタンドに飛び込むまで0.7秒のマッハ弾」となる松井の打球の条件を見つけたのである。それは、初速度=765mile/h、打ち上げ角度=65°、打球の回転= トップスピン(22000rpm)という条件なのである。マッハ1の音速の初速度を持ち、打ち上げ角度=65°という通常なら単なる凡フライのように打ち上げてしまい、そして、打ち上げているくせに何故か二万二千回転ものトップスピンで打球が回転しているという侍ジャイアンツの魔球もビックリ、インド人だってビックリの魔打球なのである。どんな不自然なフォームで打っているのか判らないのだが（おそらくバットをボールの真下から真上にすくい上げるように振り抜くサムライ・スタイルに違いない…）、とにかくそんな打球であればループを描きながら、約3秒でスタンドに達するのである。そんなトップスピンなんかかけなければ余裕で場外（どころじゃない）大ホームランなのに、松井選手はきっと日本人特有の奥ゆかしさできっとそんなトップスピンをかけているに違いないのである。簡単に場外ホームランにせずに、そんな苦労をしてわざわざスタンドに飛び込むホームランを打とうとしているに違いないのである。記事がシンジツであるとするならば、素直なワタシはそんな打球のヒミツを読みとってみたりするのである。
打ち上げ角度=65° トップスピン=22000rpm  |
自分の夢を実現してメジャーリーグに行った松井選手が、これからもさらに活躍していくかどうかはよく判らない。こんな「マッハ弾」を量産していけるかどうかは判らない。けれど、松井選手の「夢」を通して、きっと色んな人達が「自分たちの夢」を見ているんだろうなと想像すると、これからも松井選手には「マッハ弾」を青空へ放ち続けて欲しいと思う。「しょんべん小僧」が風に負けないように、みんなに夢を見せる「マッハ弾」をこれからも空へ打ち上げて欲しい、と願ってみたりする。
2003-06-11[n年前へ]
■今日の「とても面白かったこと」
今日は午前に報告を一つした後に、午後には授賞式もあった。で、授賞式の時に司会者の方が「すみませんが、ミスがいくつかありまして…」と説明しだした。そして、その説明を聞いて会場は笑いにつつまれたのである。そこで説明された二ヶ所ほどミスがあるという画像がこれなのだけれど、ミスが判るだろうか？ヒントは二ヶ所とも会社名に関するものだ。
しかも、今眺めてみると実はもう一ヶ所ミスがあったのだが、それは私が応用物理学専攻ではなかったというだけの、別にたいして笑えるものではないから、それはどうでも良いのである。
それにしても、とても楽しい間違いで面白かった。ちょっと恥ずかしかったが。
2003-09-06[n年前へ]
■Elasticity Simulatorで眺める「オッパイ星人のヤング率」
どうせなら面白く物理を眺めれば、きっと中高生（大学生も？）科学を好きになるだろうということで、どうせならElasticity Simulatorで「オッパイのヤング率」を眺めてみることにしよう。
まずは、このJava Appletから 1."shape"から"disk"を選択する
2.真ん中の点を全て右クリックして、固定点（大きい丸）に変更する
3."triangular mesh"にチェックを入れる
4."gravity"にチェックを入れる
という順番の作業をする。すると、こんな画面になる。
固定点を作成したことでこのモデルは左右対称になったわけで、（例えば）左半分を無視して眺めてみることができる。つまり、こんな風に「半球状に」眺めることができる。
ハイ、判りましたでしょうか？つまり、このElasticity Simulatorは「オッパイ・シミュレータ」に大変身するわけです。"material"を変えて、ヤング率を変えることで「堅いオッパイ」「柔らかいオッパイ」、「ヤングなオッパイ」「アダルトなオッパイ」などさまざまな物理実験をすることができるようになります。もちろん、無重力条件下とか動的特性なども眺めることができるのです。
これで、きっと物理大好きな中高生ができあがり、です。少し動機がヘンかもしれませんが、とりあえず弾性体物理学（それともオッパイ）が大好きになるハズです。というわけで、こんな「物理講座」に対する中高生を持つPTAのご意見などを少しばかり聴いてみたいところですねー。感謝の声か、非難の声か、さてさてどちらでしょうねぇ。
」など。
