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代々木ゼミナールで物理の講師をしています。

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パーフェクトレインボー

虹を見たことはありますか?

では
次の質問のうち何個に答えられますか?

1 虹はどこに見えるか?
2 色の配列は?
3 内側と外側はどちらが明るいか?
4 2本目の虹はどこに見えるか?
5 2本目の虹の色の配列は?


内側と外側のどちらが明るいって??

2本目の虹???



























photo by Nomadic Lass



答(解説はハイレベル物理演習で)
1 自分の頭の陰の方向から約40度の位置
2 外側から赤橙黄緑青紫
3 内側の方が明るい
4 自分の頭の陰の方向から約50度の位置
5 外側から紫青緑黄橙赤

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おーい あちゃ!

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先週、おーいお茶に載っていた新俳句の

「十頭身 自分の影だが うらやましい」

の、謎について書きましたが、「キーワード」はもう分かったことだと思います。


そう、それは


「自分の影」の「自分」です。

自分の影を自分で見ている場合
遠近法で、
見ている自分の位置から見て
より近い足の影は、長く(大きく)
より遠い頭の影は、短く(小さく)
見えていただけの事だったのです。

もし、他人の影を見ていた場合は、その影の頭側から見てしまうと、
逆に3等身に見えてしまうかもしれません。

「三頭身 他人の影だが かわいそう」

失礼いたしました・・・

おーい あちゃ?

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おーいお茶の、ペットボトルに「新俳句大賞」という、公募の俳句を載せたものがあるのはご存知でしょうか。
その25回の中に、気になる俳句がありました。

「十頭身 自分の影だが うらやましい」 嶋蘭作

おそらく、秋の夕方、広い公園で映る影を見ているのでしょう・・・

でも、物理的に考えて5等身の体は、胴も頭も同様に、太陽の平行光で影になって相似に引き伸ばされても、5等身にしかならないかと思われますが・・・

みなさんはどう思われますか?

実はこの俳句には、その矛盾を解消するある秘密のキーワード、が含まれています。

何だかわかりますか?
















 

タコマ橋

皆さんと学習する、弦に生じる定常波。
これは橋やビルなどの建造物を設計するにあたって、私たちの命や安全を守るために、しっかり研究しなければならない大切な現象です。

もし皆さんが渡っている橋=川に架かる巨大な弦、に定常波が生じてしまったら恐ろしいですね。
そのような事態が、実際に起こってしまった有名な「タコマ橋」の映像です。その貴重な映像が見られる、いくつかの主なサイトを紹介いたします。

タコマ橋は、秒速53mの風にも耐えられるように設計されていましたが、たった秒速20m程度の季節風にあおられ、崩壊してしまいました。
これは、共振振動の一種「ねじれフラッタ」(周期4〜5秒、最大傾斜角約35°)という現象のためでした。
タコマ橋はその長さ(スパン長853m)に対して、道路幅や厚さが薄かったために、この共振が生じてしまったと分析されています。


大学の研究室
http://www.civeng.carleton.ca/Exhibits/Tacoma_Narrows/



ユーチューブ
 

まるで現実のものとは思えないですよね。車がおもちゃのようです。

とある本によると、車の中に取り残された子犬は、この橋を観測し続けていた、ワシントン大学のファーガソン教授が救い出したらしいですが・・・

崩壊から10年後、橋は架け替えられましたが、その時の設計者になんと元の橋で失敗した設計者が含まれていたそうです。

アメリカには「失敗者には運がなかったかもしれないが、経験はある」という言い回しがあります。
悔しい思いをしたその設計者は、リベンジをかけ、共振でで揺れないシステムを作り上げました。そのシステムは、その後の多くの長大な橋の振動軽減に貢献し、今も私たちの命を守っているのです。

失敗から何を学びとるか、その大切さがわかりますね。



オマケ
 
ニコニコ動画

皆さんそれにしても「熱心」です(照)

ウルシバラニウム

とうとう、理化学研究所が発見した113番目の新元素が認可されそうです。

気になる元素名は




「ウルシバラニウム」




ではなく
「ジャポ二ウム」

(マジンガ−Zのは「ジャパ二ウム鉱石」)

が有力です。

みなさんも新元素を発見し、歴史に名を残すという偉業に挑んでみて下さい。

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北海道限定

新千歳空港に降り立つと、不思議とに気になるこのキャラクター。





なぜ気になると思ったら・・・・



























開管の基本振動!
 
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水族館にて

光の全反射というのは、水などの屈折率が高い媒質中を走ってきた光が、空気などの屈折率の低い媒質に臨界角以上で入射する時に、100%反射されるという現象です。

一番典型的な例は、水面を下から見上げる例です。

水槽の縁に着いているヒトデがひっくり返って映っています。




画面左上から右下にいくにつれてだんだんと鮮明に木の姿が反射してきています。入射角が増すにつれて反射率が高まっている証拠です。


水族館では、魚よりも、水面での全反射現象につい目がいってしまいがちです・・・

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加速度主義へのいざない(その2)

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ニュートン力学の精髄は、加速度にあります。



ある物体がある方向に加速度を持たねば、
その方向の力はつりあっている。つまりは合力0。

ある物体がある方向に加速度を持てば、
その方向に力が存在する。
その力と加速度の間の因果関係を示すのが運動方程式。

以上の法則は、力の中に、慣性力まで含めることにより、
あらゆる観測者の立場(座標系)においても成立する。




4月5月の力学の授業はひたすらこのくり返しといっても過言ではありません。




一番良い訓練は、街を歩いて色々な風景を見る中で、具体例を作ること。




あの空を飛んでいる飛行機は・・・
一定速度で加速度は0だから、推進力と空気抵抗はつりあっているな。


今、自分の乗っている電車が駅に着きそうだ。
前方に転ばない(加速度生じない)ように慣性力とつりあうだけの力を手すりからもらうぞ!


おおっと、目の前にスマホに夢中の人がやってくる、
ぶつからないように速度の向きを変える(加速度を生じる)ために、
靴底に「キュッと」横向きの力を加えて、方向転換だ!!


君も一つ例を作ってみてください。
 

加速度主義へのいざない

この世界の運動を、加速度の ある、なしで 分ける習慣は付いているか?


そして、加速度がある場合、その原動力となる 力 が見えるか?



君はかつての「速度主義者」から「加速度主義者」へ転籍を果たしただろうか?



時速800キロで等速度直線運動する飛行機よりも、漕ぎだす小さな三輪車の方が大きな合力を受けていることを知っているか。



人類が見出した最大の物理概念は「加速度」だ。



運動の本質が速度にではなく加速度にあると考えるようになった時、物理学の進歩は始まった。


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日常に物理の問題が溢れている

何気ない日常にふと目にした風景の中にも物理の問題があるんです。

ビルの入り口の水景の中に、斜交平面波が見えるじゃないですか。


頭の中で波長、周期、速さ、入射角、反射角から
見かけの速さを計算してニヤニヤしています。

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