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不思議の国の弥次郎兵衛

昔々ある所に不思議の国があった。その国の住人はみんな弥次郎兵衛と言う世に珍しい一族であった。みんな一本足である。我々が知る物の理で考えれば、重力加速度に逆らって、安定に立ち続けるには、重力を支える力の平衡が無ければならない。ところがその不思議な国の弥次郎兵衛一族は一本足でありながら、抜群の平衡感覚を持っているのだ。弥次郎兵衛

こんな題材も、科学教育にはとても良い教材に成ると思う。誰でも作れて、決して安定性が保てない失敗作は出来ないのである。全て倒れる事は無い。みんな立派に立ち上がる。以前『独楽』の力学を考えたとき、独楽と同じ不思議の世界に酔った。解析は簡単であるが、数式に載せようとすると、とても難しくなる。実験で数式の検証は難しいだろう。

トルクT[Nm] ある支点に対して荷重がかかるとき、荷重の重心が支点から外れると倒れてしまう。しかし、弥次郎兵衛は倒れない。そこには回転運動の回転力を表す『トルク』と言う概念がある。上の場合、トルクT=bM[Kg重 m]=9.8bM[Nm]と表される回転力が掛る。しかし倒れないのだから、逆にその回転力で弥次郎兵衛を支えている事に成る。

トルクは捩じり力である。弥次郎兵衛の力

どんな捩り力かと言えば、弥次郎兵衛は腕の先に重りを付けている。その重りを支える腕が木材などの硬体である。弥次郎兵衛が傾くと、重りが腕を捩じることに成る。その捩り力がトルクとして弥次郎兵衛の落下を復元させるように働くのである。支点には負荷力と図示したが、反作用力Fが弥次郎兵衛の足先に生じる。その力は丁度支点にたいして、復元トルクT=Fr[Nm]となって、弥次郎兵衛を支える。実に安定性抜群の弥次郎兵衛は、自然が持つ回転力、トルクを理解する助けになろう。モーターや自動車エンジン、更に原子力発電のタービンと発電機を繋ぐ巨大な軸もその軸の捩れに伴う反発力が動力、エネルギーを伝達する訳で、自然の回転トルクの持つ力の御蔭なのである。自然の中にある「回転現象」がとても重要な意味を持っている事を理解して欲しい。

弥次郎兵衛の力学 こんな検索を昨日してみた。とても難しい力学の式が載っていた。学術研究機関の数学的解析は上に書いた簡略な解釈とは違う。古いお目に掛けるも恥ずかしい我が家の弥次郎兵衛があった。幾つかその立ち居振る舞いをご覧いただきたい。

今日は弥次郎兵衛ですはじめまして、ITでお披露目などお恥ずかしい。荷が重過ぎて、天秤の役に立たない天秤棒だ。

天秤棒を補強した天秤棒を補強すれば格好がつくかと努力した。横から見て頂戴。

重くて立てない寝姿御免こんな無様な寝姿、俺は見せたくなかった。寄る歳波の所為か、力不足かお恥ずかしい限りです。脹脛(フクラハギ)当たりで何とか落下だけは食い止めている。これでも頑張っているのだ。