電気自動車と物理学理論

科学技術が好きだ。昔大学で、電気磁気学の講義を受けた。余り特別な高等数学も無く、電気理論は理論的な解釈論で楽しい思い出だ。ところが、最近は電気理論だけでなく、物理学理論が心に違和感を生むようになった。

最近は電気自動車が将来の技術革新の一つの研究目標となり、その実用化の未来が近付いている。自動車は科学技術の総合力の結実製品だ。

『梃子でも動かぬ』と言う表現がある。面白い表現で、電気自動車を物理学理論から、考えながら頭に浮かんだ。

物理学理論の考察対象として、電気自動車について考えた。

電気自動車。

電気自動車は何を動力源として動くのか?

学校教育の理科の学習例題としてとても好適例に思えた。

その最初の躓きが『トルク』である。『トルク』の次元の意味が「❔」マークで頭の中を駆け巡る。得意な『次元解析』と思っていたが躓いた。

『トルク』とは?

τ[Nm] が使われる。τ(タウ)は自動車の車輪の半径の長さr[m]と軸中心からの接地面までの距離のタイヤに掛かる『力』 f[N]の積で表現される技術概念であろう。余り物理学では取り上げないかも知れない。物理学では『梃子』の原理が問題になる。それと同じ自動車の車輪の力学の問題に成ろう。物理学と言うより科学技術概念としての意味が強かろう。物理学では、トルクと言うよりモーメントと言う概念であるが。力と距離の積という事から、同じように思う。

「❔」という意味はトルクの次元が何故か『エネルギー』のジュール[J]に成るのだ。梃子の原理で、『梃子でも動かない』と言う状態は重くて動かない。あるは人が思うように動いてくれない嘆きの表現でもあろう。運動力学論によれば、一寸も動かなければ、『エネルギー』の消費にはつながらない。距離がゼロなら仕事はしていない事に成る。『トルク』が掛かっても、移動しなければ仕事量『エネルギー』はゼロである。動かなくても、『トルク』は次元が『エネルギー』のジュール[J]なのだ。今日の解けない疑問だった。

学校の廊下に立たされて、「罰」と言う次元の解釈法で、水を入れたバケツを持って耐える業が課されるお話がある。これなどもじっと重力に逆らって、一定の距離を保持しているだけなのに、運動力学論の『エネルギー』消費には成らない筈なのにとても『エネルギー』を使う。この意味は物理学理論ではどのような解釈をするのかと思った。精神的な消費『エネルギー』も基礎代謝と同じく、『エネルギー』の体内消費だから運動エネルギーとは異なる空間内の『エネルギー』による解釈の概念が必要になる例だろう。少し話が自動車技術から離れすぎて、🙇。

物理学理論では『エネルギー』の消費問題は余り考察対象にならないように思う。科学技術と科学理論と言う捉え方で、電気自動車と物理学理論の関係を『エネルギー』の概念から見た意味についての認識を深めたかった。学校物理学で、まず最初に認識を深めて欲しいのが『エネルギー』の問題だから。

電気自動車は電気充電センターで、バッテリーに何かを貯える。さて『何』を貯えるのか?物理学理論では、どうも『電子』が理論上に載らないと物理学的学術論にならない様な気がする。そこが最大の精神的苦痛の負荷に成るのだ。

電気自動車の駆動源は電気モーターだ。電気モーターの力学を『電子』で解釈しようとすれば、日が暮れても終わらない。誰でも分かる易しい物理学であって欲しい。自然世界に存在しない『電子』では電気自動車の技術開発による、精神的にも理論の混乱なく、蟠りなく快適な運転をする事は理論的に困難である。

市中の配電線路の電柱から電気自動車の運転速度制御まで、何をどの様に利用して運転するのか?その基本的物理量が何かを御理解頂きたいのだ。

モーターから車輪は軸で繋がっている。その軸はどの様な意味なんだろうか。『答』それは軸を伝わる『エネルギー』の縦波だ。それが物理学理論に求められる教育上の意味と思う。水面波も『エネルギー』の縦波だ。太鼓の原理も『エネルギー』の縦波だ(撥で膜を打つ。膜の固定端迄『エネルギー』が伝播しそこで反射する。その往復振動の合成で膜が固有の周波数で振動する。その振動が空気を叩くことで空気の縦波『エネルギー』密度波を放射する)。『エネルギー』の認識の教育が求められている。『電子』では混乱教育、無益なものになる。

 

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