1999-03-30[n年前へ]
■ペットボトルロケット 
天まで昇れ
-天まで昇れ-
先日、2月21日、糸川英夫が死去した。ロケットを研究し続け、日本のロケット技術を築き上げた人である。
ISAS(宇宙科学研究所)の歴史(http://www.isas.ac.jp/info/history/index-s.html)
そこで、私たちが簡単に打ち上げることのできる、ペットボトルロケットについて考えてみたい。ペットボトルロケットは素晴らしい科学おもちゃだ。ロケットが大気中を飛ぶときと、宇宙空間を飛ぶときの原理の違いを的確に体現していると思う。それは、ペットボトルの中に水を入れてあることだ。ペットボトル中に水を入れることで、革命的ないくつかの効果があると私は思う。挙げてみると、こんな感じだ。
- 空気と水の粘性の違い->水の方が長時間にわたり一定の噴出量にしやすい。
- 気体(空気)と液体(水)の圧縮性、質量の違い->
- 空気を噴出する場合には、ロケットの前後の圧力差が推進力を支配する。
- 水を噴出する場合には、反作用力(運動量保存)が推進力を支配する。
空気のほうは温度が違うと結構違う。摂氏0度で1.293kg/m^3であり、100度で0.946kg/m^3である。もちろん、気圧が違えば、それに比例して体積は大きく変わる。
結局、空気と水とでは質量が約1000倍違う。だから、ペットボトルロケットが後ろから水を噴出する場合には、空気の場合に比べて、1000倍もの反作用力を受けるのである。つまり、ロケットは1000倍の推進力を持つことになる。ただし、空気の場合には、ペットボトル中で数気圧分圧縮されているので、質量も数倍になる。したがって、正確には1000倍の数分の一ということになるだろう。
逆に、ロケットの前後の圧力差を考えてみる。、空気の場合には、前後で数倍の圧力差が生じるだろうが(WEBで調べると5-7倍位が通常上限のようだ)、水の場合には前後での圧力差はほとんどないだろう。だから、水を噴出する際にはこれによる推進力はほとんど働かないだろう。しかし、空気を噴出する際にはこの圧力差によりロケットは進むことになる。真空中ではこの方法では推進力はほとんど働かない。
こういった違いをもとに子供(といっても高校生位か)に宇宙でのロケットの原理を説明すると面白そうだ。これら推進力の違いは、とても大きいと思う。
かつては、セルロイドを使った小さなキャップロケットの時代だった。今は、ポリエチレンテレフタラート製の大型ロケットの時代に変わった。
今日は久しぶりに雪が降った。「雪は天からの手紙である」と言ったのは、雪を研究し続けた中谷宇吉郎だった。ならば、私たちが打ち上げるペットボトルは天へと届けるロケットだ。空へ高く届くように、私たちはそれを打ち上げ続ける。いつか、私たちのロケットは天へ昇る。
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1999-08-25[n年前へ]
■インラインスケートの力学 (初心者編)
つま先立ちの180°ターン
今回は滑る道具の話である。シャレではないが、私はスキーが好きだ。そして、最近インラインスケートを始めた。使っている道具はこんなものである。
- Dynastar AssaultSuperior
- Hart FreeLaunch
- K2 BING AIR
| Dynastar AssaultSuperior (右) Hart FreeLaunch (左) | K2 BING AIR |
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それぞれの滑走接地部の長さはDynastar AssaultSuperiorが185cm程であり、Hart FreeLaunchが110cmである。K2BING AIRは26cm位だ。
Dynastar AssaultSuperiorの長さを1とすれば、Hart FreeLaunchは長さが0.6程度である。半分とは言わないが、かなり短い。75cmも違う。しかし、この程度の長さにしたくらいではそれほど不安定になるわけではない。特にHart FreeLaunchは安定性が抜群である。私もゲレンデで普通に滑っている限りでは、遅い方ではないと思うが、特に不安定になることはない。不安定だと感じるのは、コブ斜面で、なおかつ、雪が積もってコブの形状が見えない場所を滑る場合などである。それほど、安定感があるのである。
そして、スキー板が短いため、ターンのしやすさといったら素晴らしいものだ。1つのコブの上で、2回3回とターンが出来る。
さて、今回の本題のインラインスケートはと言うと、かなり接地長さが短いため、さすがにスキーに比べて不安定さを感じる。とはいえ、思ったよりも不安定ではなかった。(初心者の頃の)スキーで曲がる時のことまで考えたら、もしかしたら、スキーよりも転びにくいかもしれない。急角度のターンのしやすさといったら、Hart FreeLaunchの比ですらなく、瞬時の180°ターンなども簡単である(私は上手くないが)。
今回はインラインスケートにおける瞬時の180°ターンの力学について考察を行ってみたい。瞬時の180°ターンに必要なことは以下のようなものである。まず、前向きに進んでいる状態から瞬時に後ろ向きになって進む場合を考えてみる。状態の変化は以下のようなものだろう。
- 前向きに進んでいる。
- スケートを瞬時に回転させる。
- スケートが180°回転した、すなわち、反転したところでスケートの回転を停止させる。
- そのまま、後ろ向きになった状態で進行する。
- 前向きに進んでいる。
- スケートブーツの爪先で立つ。
- スケートブーツが勝手に180°回転し、反転したところでスケートブーツの回転が勝手に止まる。
- いつのまにか、後ろ向きになった状態で進行している。
まずは、足を回転させてみると、その回転軸は下の図で紫の円で示したような場所に位置することがわかる。土踏まずと中指の根元の中央辺りである。
 誰がなんと言おうとこれは「足」 |
この図を「インラインスケートのブーツを履いた場合」で示したものを以下に示す。
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それでは、つま先で立ってみよう。どういうものに近似できるだろうか?
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何か見覚えがないだろうか? そう、台車の足部分である。ここまでくると判りやすい。台車の場合で考えれば、良く実感できる筈である。
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それでは、簡単な力学計算をしてみる。「足の回転軸」と「地面に接触しているローラ部分」を拘束系の剛体問題と考えてみよう。インラインスケートのローラは「足の回転軸」と「地面に接触しているローラ部分」を結ぶ方向にはいくらでも回転できる。したがって、転がり摩擦を無視すれば、その方向に関しては「地面に接触しているローラ部分」は地面からは何の力も受けない。しかし、ローラは「足の回転軸」と「地面に接触しているローラ部分」を結ぶ方向と直行する方向には回転することができない。したがって、その方向へ地面から力を受けることになる。滑っている人の速度をVとすれば、「地面に接触しているローラ部分」が「足の回転軸」と「地面に接触しているローラ部分」を結ぶ方向と直行する方向に受ける力はVsinθである(シータは文字化けしそう...)。
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もうここまでくれば、一目瞭然である。「インラインスケートを回転させる力」であるVsinθ(シータは文字化けしそう...)をグラフにすると以下のようになる。ここで、θ(シータは文字化けしそう...)がPiを過ぎたところで、-Vsinθ(シータは文字化けしそう...)になっていることに注意してもらいたい。
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このグラフは縦軸が任意単位の「インラインスケートを回転させる力」を示しており、横軸がインラインスケートの回転軸に対する角度である。ちょっとでも、インラインスケートが回転軸に対して傾くと(θ(シータは文字化けしそう...)=0でなくなると)つま先を後ろへ向かせる方向へ力が働き急激に回転する。そして、つま先が真後ろを向き始めるとその力は弱くなる。つま先が真後ろを向いたところで、その力は0になり、もし回転しすぎると、また、真後ろへ戻す力が働く。そなわち、つま先が真後ろへ向いているのが非常に安定なわけである。
というわけで、インラインスケートで前進中に爪先立ちすると、何も考えなくてもちょうど180°回転してくれるというわけである。もちろん、後ろへ進んでいるときに回転したいならば、進行方向側のかかとで立てば良いわけである。
今回の話はひとまずこんなところである。
2000-05-23[n年前へ]
■「ナンパ」における言語学
ヤバいことは後に言え!?
ある飲み会でのことだった。それぞれの頭の中にアルコールが充満した中で、話題は何故か「ビバリーヒルズ青春白書」であった。30代の人々が何故か「ビバリーヒルズ青春白書」を話題にしているのである。とりあえず、
「なんで奴らはあんなにパーティーをしまくるのだ？」というようなことを話していると、突然N氏が
「一体、いつ勉強をしておるのだ？」
「どうして、あんな深夜に女を部屋に連れ込めるんだ？」
「それは言語構造のせいでア〜ル。」と言い出したのである。そして長々とN氏が話し始めた内容は私にとって「目からウロコ」の内容であった。あまりにもったいないので、ここに書いておくことにしたい。その内容を発展させるならば、言語構造から「ビバリーヒルズ青春白書」の登場人物たちの行動原理を解析し、ついには文化論を説明することすらできるのである。
「英語の言語構造があやつらをナンパに駆り立てるのでア〜ル。」
なお、これから書く内容は、例え一人称であってもそれは私でなくN氏の意見である。「誘い」、言い換えれば「ナンパ」、について言語構造まで辿って考えを巡らせているのは私ではない。文化論などに考えを巡らせるのは仮に私であっても、「ナンパ」学に考えを巡らせているのはN氏である。以降、それを頭にインプットしておいて頂きたい。また、いつぞやも書いたが私の英語力は惨憺たるものである。なので、英語の表現についてはウソ八百である可能性が高いことも明記しておきたい。
それでは、まずはこんなシチュエーションを考えてみよう。登場人物は次の三人である。
- 花子 : 今回のマドンナ
- 太郎 : 東京の多摩地区にある大学に通う大学生
- ジョン : ビバリーヒルズ在住の大学生
さて、いきなりであるが、太郎とジョンは花子にアタック中である。今回は、大学の授業でレポートが出て、それをネタに彼らは花子へアタックをかけているのである。今夜、花子を自分の部屋へ連れ込もうとしているのである。そのために、彼らが花子に言った言葉はそれぞれこんな感じだ。
- 太郎 (日本語) : 今夜深夜まで、オレの部屋で、オレと一緒にレポートをやろうぜ。
- ジョン (英語) : How about making our reports in my room until late atthis night?
- 太郎 : 「今夜深夜まで」、「オレの部屋で」、「オレと一緒に」、「レポートをやろうぜ」。
- ジョン : 「ほらほらアレはどうかな」、「レポート書きだけどさ」、「ぼくの部屋でさ」、「深夜まで」
太郎の場合 :太郎 :
「今夜深夜まで」花子 :(花子 : いきなり、深夜までって何それ...ヤな感じ...) マイナス 20ポイント「オレの部屋で」(花子 : 深夜の次は、オレの部屋って「危険すぎ」じゃないの？) マイナス30ポイント「オレと一緒に」(花子 : アンタと一緒に何をするって言うのよ。何コイツ。もう絶対ダメ。) マイナス50ポイント「絶対ダメ。」太郎 : (お〜い、最後まで聞いてくれ...)
ジョンの場合 :これなら判るだろう。ジョンのズルいところは「肝心なこと」を後に言う点である。そして、太郎の失敗は「肝心なこと」を先に言ってしまった点である。とはいえ、これは日本語と英語の言語構造の違いであるから、太郎にはどうしようもないのである。そして、この英語の言語構造がジョンの花子へのアタックを成功させ、ビバリーヒルズ青春白書をやたら華やかなストーリーに仕立て上げたのである。ジョン :
「ほらほらアレはどうかな」花子 :(花子 : 一体何かしら...ジョンって結構シャイなのね。) プラス10ポイント「レポート書きだけどさ」(花子 : そうそうやらなきゃいけないのよね。ジョンって結構マジメなのね。) プラス20ポイント。「いいわよ。一緒にやる？」ジョン :「ぼくの部屋でさ(小声で)」
「深夜まで。(もっと、もっと小声で)」
この仮説の証拠は他にもある。例えば、「日本語の歌謡曲の歌詞は状況を説明するところから始まる」とよく言われる。そして、「英語の歌謡曲では状況なんか説明せず、気持ちをひたすら言いまくる」というのは良く言われるかどうかはしらないが、少なくとも私の印象はそうである。
例えば、「雨は夜更け過ぎに雪へと変わるだろう。」という極めて客観的かつ定量的な気象状況の説明から始まるのは山下達郎の「クリスマス・イヴ」であり、それが日本語の言語学的な特徴であり、日本の文化でもある。学生時代に気象学の試験で泣きそうになった私としては嬉しい限りである。
しかし、それが英語圏文化の一例であるワム!の"Last Christmas"になると、「去年のクリスマスに、キミにオレのハートをプレゼントしたね。このオレが。」で始まるのである。ここには客観性のカケラもない。このような文化の差を形成したのは、そもそも日本語と英語(遡ればラテン語だろうか)の言語構造の差が原因だったのである。
それを喝破したのがN氏の、
「それは言語構造のせいでア〜ル。」
「英語の言語構造があやつらをナンパに駆り立てるのでア〜ル。」
という言葉だったのだ。
というわけで、世界各国のさまざまな言語で
「今夜深夜まで、オレの部屋で、オレと一緒にレポートをやろうぜ」をどう言うのか調べてみたいと思う。その文章における語順を考えるならば、それぞれの文化を示す何かがそこにはあるはずである。そして、さらに言語チャンピオン「ナンパ」編を実施してみたい、と私は思う。
もしも、何語でも構わないし、各種言語で「今夜深夜まで、オレの部屋で、オレと一緒にレポートをやろうぜ」をどう言うか、ご存知の方がいらっしゃったならば、教えて頂けたら幸いである。ぜひ、私(jun@hirax.net)まで連絡して欲しい。
」など。
