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2023年3月

2023年3月27日 (月)

ヘロンの噴水


 今さらですが,ヘロンの噴水を3種類作ってみました。
一番左のは百均のセリアで買ったクリアケース(コレ3個とコレ1個)で作った最もスタンダードな形で噴水が最後まで長く続きます。
 右2つはYouTubeで見かけたタイプ(コレとかコレ)で,「え,こんなのでいいの?」と思って作ってみたら,やっぱり噴水が途中で止まっちゃってダメです。
これを作ったYouTuberは噴水が途中で止まっちゃうのを隠してるからちょっとズルイですなあw
何を言ってるのか分からないかもしれないからとりあえず上のサムネイルをクリックして動画をご覧ください。

まず,一番左のやつですが,噴水が出ているときの写真がこれ ↓ です。
水槽AとCがパイプでつながっています。BとCも同様です。BとCの間にあるケースはパイプを通してあるだけです(水槽A,Bを高い位置に上げるためにあります)。
20230327_1

水槽BとCをつなぐパイプ(上写真の一番左のパイプ)がなかったとしたら,水槽C内の空気の圧力Pと,水槽B内の空気の圧力PBは,
C=P0+ρgh1
B=P0+ρgh2 となります。

ここで水槽BとCをパイプでつなぐとどうなるでしょうか。
C  > PB ですから,Cの水槽内の空気がBへ押し上げられ,B内の水が真ん中のパイプを通って上へ噴出することになります。
これは,h1 > h2 である間は続きますから,結局のところ水槽Bの水が無くなるまで水は噴出し続けることになります。言い方を変えると,もし h1 = h2 となったら,その時点で噴水は止まってしまうことになります。

 それが,右2つのタイプのモノです。次の写真は噴水が途中で止まった時のもので,いずれも h1 = h2 となっています。
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  ヘロンの噴水は,高校1~2年生あたりで履修する「物理基礎」の教材として,良さげな感じがしますね(^^)

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2023年3月23日 (木)

反重力? テンセグリティ (Tensegrity)

まずは下の写真をご覧ください。(クリックすると拡大表示されます)

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 ちょっと見ると,宙に浮いてるように見えませんか?
こういうモノをテンセグリティ(Tensegrity)というんだそうです。テンション(tension:張力)とインテグリティ(integrity:統合)という言葉から作られた造語で,張力のつり合いによって構造が安定する構造システムを指すんだそうです。

 これを知ったのは,AliExpressで科学おもちゃを探してるときにこんなものを見つけたからでした。
「これは面白そう(^^)」と思ってさっそく購入。レゴブロックみたいに組み立てる玩具ですが,なかなかよくできています。(下の写真 左)
「これくらい簡単に作れるよなあ」と思って段ボールとタコ糸で作ってみました。(下の写真 右)
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 ネット検索してみると,いろんな作例が見つかったので マネして材木を使って少し大きいものを作ってみたのが最初の写真です。天板をつけるとテーブル代わりにすることもできて愉快です。
もちろんこれは「反重力」などというシロモノではなくて,高校物理の「剛体のつりあい」学習に最適な教材と言えるでしょう。
下の図をご覧ください。
Image1_20230323191701

力のつりあいの式は,mg+T2=T1

力のモーメントのつりあいの式は,L1×mg=L2×T2 となってるんですね。
【注】本当は重心Gは図に示した点の真下の「空中に」ありますが,つまらない質問をしてくる人がいそうなので,物体内に描きましたw

動画もご覧ください。(ShotCutという動画編集ソフトを初めて使ってみました)

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