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１万５千名様御訪門、感謝特別記念特集『飛躍』 第十八話
『一富士、二鷹、三茄子』 と言う言葉があります。
欄間額として飾ったような面持ち気持ちでいきましょう。  真っ直ぐな胴の茄子の細長いタイプを流線型と見なす事は問題ありません。 こんなタイプのズングリでも鉛筆のように一様な太さの胴の物でも重心から見た圧力分布は同じようになります。 飛行機は水平に飛行するのが最初の基準となります。 この時において、進行方向に対しては、鉛筆の直径による円の面積(２πr・r) が水平方向に対する抵抗ともなり、自力で推力を持っていれば、此処にエンジンのエネルギーが集中的に帯びている状態となります。 鉛筆の胴体の円柱の側面部分である胴体長Lの表面積(２πr・L)は進行方向に対しては何の抵抗もありません。 従って、エネルギーを帯びたペンシル型においては、正面からの投影面積のみが気流からの大きな圧力分布を受けます。  質量と言う重さの世界が作用するのは重力影響ですが此処では一応考えない事としておきます。 ペンシル胴体は空気密度と同じとして考えておきます。 としますと胴体周りが受けている気流からの圧力分布図は静止時と同じです。  これが、質量として空気密度より大きくなると位置エネルギーが作用してきます。 ここで、水平に押し出す噴射力の有るエンジンを用いて、十分に機体としての胴体を押し出す力の有る推進力エンジン付きとします。 重力が作用すると水平に離しても時間の経過と伴に垂直降下が生じます。 重力加速度を g (9.8m/(sec・sec) ) としますと時間 t (sec) 秒後には v = g・t (m/sec) の速度で下側にも移動します。 水平で試験するのは糸で吊り下げるか、モノレール状にベアリングか何かでレール上の上に載せるか吊り下げるかして、試験させる事になります。 水平移動させ運動速度を確認するためには他に方法がありません。 (多少の摩擦などの抵抗による損失は止むを得ません) ところで出力に見合った速度計測をしてから、次に、突然変異と環境に適応する考え方の融合で生まれてきた翼を胴体に取り付けましょう。 この翼の役目は①渦巻いてやってくる気流の乱れをなくし安定した流れに平滑する整流効果と②揚力を稼いで機体を浮かせる力につなぐものでした。 さらに③機体が飛翔・飛行時における機体バランスを保つと言う事です。 揚力を稼ぐ為には凹レンズのように窪み的な凹みを翼の平面に持たせて、飛翔時に気圧の低い分布図を持たせ、下側の空気により押し上げてもらうと言う事です。
翼の変性・変形加工により揚力を付けるには、機体を軽くし、エンジン出力を上げていき、揚力を稼いでいくしかありません。 エンジンパワーを上げていきますと機体全体の重さを m (Kg) としますと位置エネルギーに対して力 f = m ( Kg・m or N ) の揚力を得た時点で平衡します。 この時のパワー常態で空中に水平に静かに離してやると水平飛行を空気中で行います。 但し、クオーツのようなパワー制御をしないと水平飛行は維持できません。 そういった意味では不安定ですが既に期待を平衡させる機構は持っていますので高度や速度においての多少の変化はあってもそれなりに飛行できるのです。 ギリシャ文字のクサイξのようにキリキリ舞いで墜落しません。 しかし、まだまだ安定した高度制御や位置制御が出来ませんので不安定域から完全に脱したわけでは有りません。 そこで、上手い海の魚の泳ぎ方や姿勢制御の仕方と鳥類の実際に見る翼の微妙な上手な使い分けを思い出してヒントにします。
魚類もじっとしているようでも背ビレや胸ビレ、尻ビレ、尾ビレをやんわりとたくみに動かし続けています。 波打ったりもしています。 鳥類の鳩も止まり木などで、平衡を保つのに、尾羽を使ったり、両翼を使って姿勢を制御していきます。 さあ、此処で機械の機構として考えていける位に話がまとまってきました。 それでは、ヒレや羽根の変化を大きな主翼や後方の水平翼に反映させるように検討してみよう。 翼の一部分を小さく分割して、鳩の尾羽のように、風の強い、しかも風力に変化の有る時のように、上下に折り曲げ調整が効く様にしておこう。 主翼も後方翼にも反映させておこう。 ついでに、翼の角度を飛行中に変えるような事は、機械的負荷も大きいので既に築いてきた船のように舵を付けてみよう。 垂直尾翼と名付けよう。 垂直尾翼の一部分に左右に折り曲げ調整の効く部分を設けておこう。 これで進路方向が変えていけるだろう。 操作がややこしそうで有るが、垂直ラダーや水平のフラップは、一応実装した、何とか操作法をマスターすれば、思い通りに飛行が可能になるかも知れない。
水平のフラップ操作は機体の上昇下降に、そして、高度を一定に保つ為には、その都度調節しておけば良い。 方向を変えるには垂直ラダーで左右に振ってやれば行き先方角を変える事が可能である。 急旋回をするには左右のフラップの操作を逆にして機体を斜めにし、さらに、垂直ラダーと組み合わせれば、回転半径を小さく出来るうえ、垂直成分を稼ぐ事でエンジンパワーを上げる事が出来る。 つまり、旋回と言う運動に対して、水平成分の一部を垂直成分と化し、後方の垂直尾翼のみによらず、負荷としてかかるエネルギーの分散が出来、機械的強度を保つ事が出来る。 何か色々な事が出来そうで有る・・・・と、夢にまで出てきそうである。 エネルギーを分散すると言う事は、上昇や下降時には、位置エネルギーに逆らう為に自身のエンジン出力のパワーから分配をする必用が有る。
垂直尾翼は陸上で軽くエンジンを掛け移動する程度の状況で、左右に振り、進路方向が変わるのをチェックするだけでも良い。
まずは母なる海からの進化のルーツを辿るようにチェックが出来る。 次は飛翔時のチェックで有るが水平フラップをあげて発進させ離陸させると揚力が稼げるので滑走路が短くて済むはずである。 水平フラップを水平常態のままとし離陸速度が揚力的に機体重量を上回るとゆっくり離陸していくと滑走路が長くなる上に飛行機タイヤも傷みやすくなるはずである。 さあ、試験機の命がけ？の仮想上の飛行場でのテスト開始という事になる。 操縦席の前に水準器、横にも水準器と言う出で立ちで、間に合わせの水平バランスや飛行機の仰角を有る程度確認すると言う事くらいはできる。
上から小さな錘をつけ、左右にしか振られないようにしておけば、そこの前にメモリを振ったガイド版でも宛てておけば、もう少しは見やすい左右の機体の傾きや、前後の機体の傾き位はチェックできるが当時はまだまだ日進月歩の補助域の計測器の世界である。 無いよりはマシくらいから始まっている。 未来には自動航法の重要な要素に発展していく。 力の基本は f = m・v (Kg・m/sec Kg・m or N) であるが本来、力としての f はKg・m/sec と言う単位は使うべきではない。 パワーとしての基本の仕事率で有るならば単位としてKg・m/sec やJ/sec やW（Watt)が正しいのですが・・・ 理由は『物理単位』として、特集の最終版域に入って説明します。(単位がごちゃ混ぜどころか間違った考え方が導入されています) ※高校一年生で習う、物理の基本を後で振り返り、統合的に眺めるような勉強法が為されていなかった、故にの矛盾、お粗末かも知れません。    (高校一年生が高校３年間、あるいは物理が弱い苦手な人には大学課程の２〜４年間での不鮮明な部分を助けます。) ↓ 時間が経つといつも解釈が狂い始める現象のストップ化の為にも、そして、次世代の若者の学力ガタ落ち化で、使い物にならない技術者 (現在、可也、増え続けています) にならないようにする為のビフォーワー (before) 的なフォロー及び指導指針の目安として役に立つはずです。 ↓ どんなに小さな部分的な事であれ、独自的な全体的な事であれ、真の開拓者や開発者としての技術者としての素養を自身で見につけていき、創造開発を創造学により可能化させていく為には重要なことです。 (但し、若い人達には習い学的な手法で単なる暗記的要素・項目として教えてはならないでしょう。考える力を引き出しながら思考力や創造力を高める方向で引き出します。) ※この考え方は夢や想像力を創造化に置き換えるために重要なステップであります。  女学生  安達明 凛と澄んだ空気に響き渡る美声に
ふと耳を傾けたりしたものでした 多感なる青少年期の入口 この時代には『美少年』と言う言葉もさりげなく流行っています 頭が疲れる事が多く炭酸飲料の爽やかさに似るポップ調やロック調の洋目が普通の日常 演歌などはこの頃の年頃では全く興味を示していません 紅一点、和風の声、その美少年をイメージする声が夕暮れ時の散髪屋の中で ラジオから聴こえてくる歌声は何故かいつまでも希少な独自な印象を残し続けています |
*(^◆^)*『特集記事』
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１万５千名様御訪門、感謝特別記念特集『飛躍』 第十七話
今日からお陰様で１万５千名様御訪門、感謝特別記念特集となります。
有り難うございます。 感謝です！！ ペンシル飛行機のモデルは革命的モデルの初めとなる？
前回までで、飛行機の飛翔時の飛翔姿勢の機体バランス成功を一応ですが見ました。 次に知見する必要が有るのがエネルギーの分配という事になります。 この言葉は未来に位置している、我々の現在の立場からは、ある種の専門的な勉強や研究・考察を積み重ねて置くとすっと出せます。 が、一般の人では、なまじっか物理が得意だったとか、機械工学を習ったとかぐらいでは、そう簡単に出てくるものではありません。 コマの平衡を保つ仕組みのヤジロベエ的な現象を扱うのに位置エネルギーの叩き込み、正確には、畳み込みで有りますが、エネルギーはルールがありながらも不思議な正確を持っています。
そのルールの発見や意味づけ、関係付けは物理言語で開拓していきます。 その後にあらゆる要素や方向、次元から確かだと分かったら、補助的に数学などに手伝ってもらいます。 大学課程の数学に『畳み込み積分』と言うのがあります。 これは機械的な運動エネルギーの世界でも適応が可能と言う事が分かったのです。 それが、コマなどの回転の運動エネルギーと、コマを起こし上げる位置エネルギーの置換による運動は、独立した物(エネルギーも運動も独立関係)であり、運動物体としては総合のエネルギーは畳み込みがなされていると言う事です。 つまりは畳み込み積分によってエネルギーが蓄積され感性的な複数の独自の運動や慣性力として作用しています。 ・・・・こんな事を、いきなり書いて説明だよと提示されても、ちんぷんかんなはずで、間違った解釈や頓珍漢を引き起こすはずです。 専門の大学課程で習熟していないのに、他の専門系の大学課程の出身者や高校(工業・商業・普通・・・)出身者は戸惑うどころか、たちまちギブアップが普通のはずです。  最期の難しい部分からやったのでは、いけません、多分、理解した積りで終わってしまうのみだと思います。
その場合、まず、数学に対しては、その考え方を理解するだけでも、先行して勉強しておく必用があり、感覚的に生きて使えるようにしておかねばなりません。 だから、本質的に技術と言うのは考え方が重要であり大切なのです。 なんども言いますが、物理は数学ではありません。 考え方や道筋が大切なのです。  回転するコマのような運動性を含めてエネルギーの分配性を考えていきます。
コマは何度か述べていますが、本等に高度な解釈をする必要がある物の代表株です。 まあ、しかし、これから先において、そうそう度重なり出てくる事は多分無いでしょう。 このブログの趣旨は高度な難しい事を分かりやすく説明していく流れが基本です。 この話に戻ったのはエネルギーは帯びると言う性質と消費される性質が有ります。
エネルギーの置換作用や安定した状態になるという事の前に、帯びると言う性質を前提的に知らなければ、これから先の事は理解が素直に出来ないかも知れません。 でも、既に何度も自然体で織り込みながら記述していますので、慣れてきて思考的に宿っている事と思います。 そこでそれを分かりやすく説明をするのに最適な圧力と言う言葉があります。
圧力を受けるとエネルギーを帯びた常態となります。 圧力と言うものに差が生じてきますと運動エネルギーが生じてきます。 帯びたエネルギーが置換され運動エネルギーに変換されて運動エネルギーと化していくのです。 物体なり環境におけるエネルギー分布に異変が生じないと、エネルギーの置換は行われませんので運動は生じません。 運動はエネルギーの一種であり、置換が行われた常態で慣性力として、一端、自己保存されます。 何の抵抗も無ければ、永久に、その運動を繰り返し続けている常態となります。 (これが運動と言えどもエネルギーの保存なのです。 ・・・ 電池やガソリンなどのようにして燃料と言う形で供給為に保存すると言うイメージだけではありません) 例えば理想球体があれば、無風時の球体回りの空気による圧力分布は、ウニのトゲ足のように放射状に広がり均一です。 これに理想球体の重さに対する重力が掛かり位置エネルギーも加わって空間に存在しています。 気体に囲まれているだけで圧力が掛かっていますがこれは運動に置換されていませんのでエネルギーを帯びた常態です。 また、地上なりに球体が静止している状態も位置エネルギーは置換されていませんのでエネルギーを帯びた常態です。 ところが、こんな球体におけるものにも風を吹き付ければ、空気の圧力分布は銀河系のように円盤状になります。 そして、自重を動かす程の風力にもなれば、球体は動き出します。 運動エネルギーに置換されていく状況での変化です。 この時、動く力の元はエネルギーとして球体に分布しますが正面の半分に常に集中的に作用しています。 それに対する抵抗となり反作用として静止していた球体は転がり始めます。 エネルギーの表面の分布図が変わると言う事は表面に対する力の分布図も変わるということです。 何をありふれた事を〜〜〜♪と思われるでしょうが、動く方向を決めるのはエネルギーを帯びた前面と後面との圧力分布の差です。 そして動く速度も決めていきます。 この差の力が物を動かし、方向を決める。 風と言う物により、球体、全体にエネルギーとして平衡して帯びているものが、球体の表面積の比で運動エネルギーに置換される変化を受けて足され、差となって現れてくると言う事です。 もし球体の圧力分布が球体の周りを後方に流れながらの回り込みが無い状態を仮定しましょう。 球体前面に受けた時の風圧がそのままエネルギーとして分布する事になります。 風からのエネルギーの分配は前面と後面に配分されますが風に対しては、この時、前面側が１００％、後面側が０％という事になります。 太陽の光を受ける月の表面の温度差のような物です。 さらに水平面から見て球体の下半分をゴルフボール状に加工し凹凸を付け、僅かながらにでも風があれば揚力が生じるようにしておくと、このボールは浮き上がる可能性があります。 原理的には算盤の玉のように中通しの穴を開け、垂直に張られた細いピアノ線に通し、この球体の穴を開けた部分を吊り下げザルのように紐で吊り、滑車を渡して同じ重さの錘をつけて平衡させておきます。 この状態で水平から球体にのみ吹き付けてやると球体は多分浮き上がるでしょう。 以前、X-Y-Z [ X：水平方向(x軸) Y：水平方向(ｙ軸) Z：垂直方向(z軸) ] 投影的な面積の比によるエネルギー分配と言う言葉を別の記事で出しましたが、流体力学と呼ばれても難しくは考えず、エネルギーは物体全体で帯びながらも、運動に置換される時には、飛行系は位置バランスを基本に、投影的な面積の比を可変して、上昇・下降、進行方向を変える事を自在的に可能とするボデイ(機体)にして自然と友になり遊ぶように飛行を可能にします。 一枚の紙を風の向きに対して、手で持ち、正面にするか、横にするか、斜めにするかで働く力が変わるのが分かるでしょう。 風力と言う力を及ぼしてくる、気流(圧力の変化)の流れは変わらずともです。 単葉機の翼による飛翔は、無風時、エネルギーの分配上から眺めて、揚力を含めて、推進に関する全てが運動エネルギーの供給元として自分自身で行う事になります。
従って、自分自身で推進する限り、あらゆる運動に関するエネルギーは、自分自身のエンジン出力がまとめて面倒を見る事になる。 例外的にグライダー常態という慣性エネルギーや位置エネルギー、風力によるエネルギー置換による合成的な運動は別にします。 慣性エネルギーは最終的な自分自身のエンジン出力により得て飛行している状態をOFFにしたときの運動エネルギーです。 機体をペンシル状にしますと球体に似て圧力分布が均一的になりますので丈夫です。 上下の機体(胴体)圧力分布も一定で上下で平衡します。 落下傘(パラシュート)、ヤジロベェー、竹とんぼ、こま、地球ゴマ、ブーメラン(洋)
・・・等、日本には昔から伝統の文化の中で飛行機に関する重要な技術の元となる原理・要素を扱ったおもちゃがあります。 ブーメランは洋目系ですが、近い物は竹とんぼです。 ブーメランはほぼ、翼のモデルであり、飛行もしますが、揚力を生み出す滑空の為の構造が注目すべき点です。 主体は翼でありますが、飛行体としてはやがてジェット機てして登場する戦略爆撃機B2のモデルのようなスタイルのような構造の未来モデル的でもあり、翼に象徴があります。 竹とんぼは、回転により揚力を生み出しますが、構造はプロペラエンジンの構造であり、その原型の推進力を持つ構造系のプロペラ・エンジンの象徴です。 明治以降の文化・文明の流れで、非常に早い速度での西洋に追いつき追い越せの時代姿勢が構築できた裏には、長い文明・文化の中で培われてきた下地が重要な役目を果たしていると言えます。 今回は、圧力分布が投影表面積の比で分配される事で、帯びたエネルギーが、運動エネルギーとして置換されて行くという事の為の下地的な記事です。 少し、面白くなかったかも知れませんが、下地あってのあとの楽しみでもあります。 X-Y-Z へ、どのようにして、帯びたエネルギーが置換され、運動エネルギーとして変わっていくか、機体の平衡とどのように関わりが有るか、が次回以降のテーマとなります。  霧笛が俺を呼んでいる 赤木圭一郎  昔なら、チョッとかっこいい、粋な男の姿 しかも、二枚目〜  ♪渋い、苦労時代の象徴のような霧笛の波止場町の世界
沈黙という孤独 長い静かな時間
それでも越えていけば希望に接ながる明日が待っているだろうか・・・ (古びたり、鳥で言うなら「古びた気の(フルビタキ？)」と言うこともHow？  チュンッ、チュンッ！！)
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１万４千名様御訪門、感謝特別記念特集『飛躍』 第十六話
 大いなる飛翔を鳩の姿勢に見る。 Xの文字を眺めてクロス点を下げXの上側に水平線をつなぎ足した物を考えてみる。 正面から見たら鳩や鷲などの飛翔姿の一シーンを思い出すだろう。 Xの交点を重心に見立て、翼が付いている。 注意深く観察していると、鳥の翼は水平方向に広げると体の上方部に付け根が有るのが分かるであろう。 この事が示す事は鳥ちゃん達は明らかに落下傘型のバランス機構を飛翔の為の飛行用機構として標準装備しているに等しい。 翼の可変多態制が優れており、翼の半分くらいまでを飛行中に自在にXの斜め部分に割り当て、垂直成分となるように得ている。 Xの傾斜角を帰る事により、風が強い時など、垂直ラダー成分の整流効果以外に、鳩を落下傘に見立て、翼のV字部分の傾斜角を上げることで、落下傘の錘をより下の方にずらし伸ばし重心を飛翔姿全体として眺めて下げています。 この事の効果により、乱れた気流からの姿勢制御効果として姿勢の安定度を得ており十分なバランスを得ている。 この重心が上に上がり糸の部分が無くなり、水平から眺めて薄い紙の中心に収まると、落下傘の機能は無くなり姿勢を復元する事は不可能となる。 同じ風力なら、重心が低ければ低いほど錘が垂直面から見ての傾斜角は小さく影響も小さいので、揺れが小さく安定度が高い状態と言えます。 (傾斜角が生じ、姿勢がねじれ崩れた時に、安定作業や行動がしやすくなるのは、鳥といえども重要なポイントです)   【翼の胴体上における位置の変化】
①飛行機の初めての飛翔化は複葉機型の時には胴体をサンドイッチするような形式でした。 ↓ ②初期の単葉機は胴体の上側に翼が水平に付いていました。 これは落下傘型の機体の平衡化(魔法の天秤)を用いていました。 「人類が初めて、飛行機の平衡化として、物理的に、着目したのは、この機構です」 ↓ ③それから単葉機型が進歩していくと胴体の下側に翼が移動していきます。 これは魔法の天秤が普通の天秤と同じ原理のやじろべえ型に変わったと言えます。 (回転モーメントのバランスを位置エネルギーの安定化による復元で姿勢の平衡を得ると言うものです) ところで、これらは水平翼が前方にも後方にもあります。 現在ではステルス機では水平翼だけで出来たブーメランの翼だけのような物も有ります。 しかも大型のジェットによる爆撃機です。 垂直尾翼を持たない構造です。 (この機種は、斜め後方に延びる翼にラダーが並んでいます。これをエンジン出力制御によるベクトル合成とラダーによる出力の合成状況を変化させます。) 一枚の翼に前方翼と後方翼とを備えた構造と等価させています。 前衛にはジェット旅客機(プロペラ機も含む)があります。 後方の水平尾翼にはラダーが左右に一枚ずつしかありませんが、前方の主翼には左右にラダーが３枚ずつ位は少なくともあります。 此の主翼系統のラダー・フラップの一部は動的なフラップ稼動によるバランサーと化しています。 B２はコンピュータ制御による完全ベクトル合成方式による飛行運行が可能化されたもので、内容的には、ほぼロケットに近いエンジン制御が付され、さらに高度なラダー制御がプログラムとして組み込まれた格好になっています。 飛行機系では一端、翼の数が増えていますが、B２では又逆戻りしています。 そして、典型的なのがロケットという事になります。 海を思い出してください、魚類がそうです。 一端、進化の途中で多くのヒレを持つ事で分担させながら安定した姿勢制御を得ています。 しかし、進化が現代系に近づくに連れ泳ぎの速度は高速・高度化しながらも、ヒレの数は減少していっているのです。 さらに進んだ高度な運動能力を秘めた上に極力抵抗となるものを減らしていった現代形とでも言えます。 こんなにもたくさん、飛行機の未来は有るのですが、話題の方はボチボチと進めていきましょう。  【進化の為の変態】 揚力を生み出すデイスク状の翼に戻りましょう。 これが有るときから生命の進化のように影響を受け進化を始めたとしましょう。 まず、翼は蛙の卵割が進むように８の字の瓢箪のように変形し、さらにくびれが細くなり∞マークのようになり、やがて、ちぎれ二つに分かれて行きます。 さらに大陸移動説のように移動しながらも変形移動し、ちぎれた丸が楕円型となり、さらには、ほぼ長方形的に横に引き伸ばされ２枚になったとします。 そして大きさも大小それぞれに変性・変形が進んだ物として、此処では、進化の為の変態としておきましょう。 (大きさも大小それぞれに変性・変形が進んだ物・・・ 環境に適合しながら、サイズが決まったと言う事でダーウイン的な環境適応論も含む突然変異とも言えます) 同時に本体の球体ですが、これも前後に引き伸ばされ、葉巻状となりやがてペンシル(鉛筆状)まで変性が進み変形したとしましょう。 ※これは、魚類における流線型をモジって進化したと言う具合に等価的に考えてもらっても良いと思います。 そして、ついに翼が、前方の主翼と後方の水平翼に分かれて、現在のプロペラ機の原型に近づいた最初の記念すべき？第一歩となります。 ペンシル型ロケットならぬペンシル型飛行機？誕生の瞬間です。 『ブログプロダクション(仮称？)は、思わず万歳三唱です！！』 この、モデルは後方の垂直尾翼がまだ付いていませんが、これをベースに取り付けがされていくはずです。 この飛行機は、あくまでも、仮想工場からの設計モデルになっていますが、物事には順番が有るというものです。 手抜きなきスタイルで前進したいと思います。 さあ、人間は何も分からない処から話しを進めて考え、此処まで進化させてきました。
これから、太公望です！？ 鯛が居ますかどうか？ 次回をお楽しみに。  【付記】 ①コマという、回転体による平衡を保つ原理に関して、いくらか言葉で解説をお伝えしましたが、これは、一般的に公開されていない情報を知ったと言う事でお得であると思います。
おそらく、防衛庁関連の機器類を作成している所の技術部門でも、こんな原理を物理的に解析させようとする文献は無いと思いますし、扱っていないと思います。 別の手段で行っている事は間違いないと思われますが、物理学的に、しかも力学的に理解する手段としては重要なことを基本的に述べています。 動的な力を扱う上で、 『重力と言う位置エネルギーが別の運動系のエネルギー系にポテンシャル・トランスファーされ叩き込みされ、エネルギーを帯びると言う現象と独立した運動で消費(エネルギーの置換・・・位置地エネルギー⇒独立した運動エネルギー）される時には位置エネルギーが慣性エネルギー分と等価する』 と言う事の発見と運動の分離を行い考えていく必要がありながらも、総合では統合では叩き込みでまとめると言う芸術的なセンスが必要でした。 回転するエネルギーは人間がコマに糸を巻いて引っ張り回転させる事で与えられたものです。 コマが立ち上がったり、地球ゴマのように姿勢を維持する為の力は、全て、物体の姿勢によるアンバランスから来る所の位置エネルギーにより供給され、その初期的な位置エネルギーの差分が慣性力と等価します。 姿勢を起こしたりする力が、ゆっくりと進行しているのは軸などの接触摩擦や空気抵抗などの影響があります。 その為に慣性エネルギー分がコマを起こし上げる運動作用としての所要時間に変わっているのです。 その運動に使われたエネルギーは位置エネルギー差分です。(回転力に使用されたエネルギーではありません) 現象として位置エネルギーが別の運動系のエネルギー系にポテンシャル・トランスファーされるのが生じます。(此処では回転運動時の環境下で発生します) 簡単には、あるルールを持って、運動エネルギーとして変化する時に力が作用する位置が変わると言うことです。 コマは特別な専門特集が組めますが、物理でも習熟した範囲を超える考え方ばかりですので、長い論文的なものになります。 ② 数学的な物理の算数(数学)はあと(まだまだ先の終わりの方)で又まとめてみようと考えています。 白々しい単位の表現のいい加減さが暴かれるのですが高校物理とほんの少し微積分にも参加してもらう程度で済みます。 この特集を見落とさなかった方は可也、飛行機方面を通して、物理に強くなる秘訣を知りえる事になると思います。 基本的な仕事(エネルギー)、仕事率、力、慣性力などを重力による自由落下や陸上の水平移動や加速度性の違い、盲点を単位がらみでお伝えしたいと思います。 下手な物理論文や解説書より分かりやすく、嘘を見抜ける新しい素地を作るのに役に立つはずです。  蒼い星くず 加山雄三 青い星に願いを掛ける
たとえ星屑でも、そのかけらでも良いから手に収めたい心境 それは青春の美しい願望であり夢であり希望である
飛行機という大きな人類の夢を掛けた人達は恋人に馳せる思いと同じように掛けたのです エレキギターと言う画期的な電子サウンドを発明して世に駆動して行った者は技術者です
そして、一世を風靡するようにまでなりました (電気と言うエネルギー、まだまだ、今のような時代の使い方は出来る時代では有りませんでしたが・・・) 現代ではエコを学びました。人はゆっくりですが、環境に対応できるように変わるのです！！
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１万４千名様御訪門、感謝特別記念特集『飛躍』 第十五話
 もう此処まできたら、何が何でも、第一号機を完成させろ。 少なくとも試作機ぐらい作れの号令が指令となって現われてきます。 とにかく、『魔法の天秤』を理解できたのである、自然界と友達になれる入り口が出来たのである。 「さあ〜、頑張れっ」と 再び、飛行をする為の構造原理です。
 『構造モデルその①』 ・・・ 「我らのブログプロダクション(仮称？)」から
三度傘状の揚力をつける為の円盤、お皿の逆様状にした物を球体(ボール)の頭に付けてみよう。 出来たら傘の柄の付いた型の方が良いかも知れない。 推進力を持たせて、球体には重心が最も低くなるようにする。 そして今回は僅かばかりに球体の密度を空気より重くしておく事とする。  【早速、試験にしよう】
ボールを手に持ったまま出力を少し上げてみる。 手が少し引っ張られそうである。 噴射方向を水平にして、手を離してみてくれぇ〜♪ 横から見ると傘の下にボールがぶら下がって付いているような形式である。 少しずつ出力を上げながら確認してみると 出力を上げていくと段々と飛べるようになった。 水平飛行くらいからパワーを少し上げると上昇飛行が可能となってきた。 斜め上に上昇するが機体は落下傘が安定しているように落ち着いている。  【このキノコ型飛行機は何かに似ていると思いませんか？】
デルタ・カイトに似ているでしょう。 一人用のグライダーです。 エンジンをつけてエンジン付きカイト・グライダーにした物もあります。 (皮肉にも人類の歴史ではこんな飛行原理を成功させる方が後回しになっています) 揚力を得て、パラシュートの原理で、全方位角(特に円盤型)に対して、不安定になる様な状況になると、差動の原理で平衡バランス能力を得る。 差動とは変化が起きる方向と逆方向に変化を打ち消す方向に力を作用させ平衡化を得る事を言います。 このキノコ型の飛行機、内部から、有る程度、噴射角を変えたり、円盤のデイスク状の翼の水平線に対する角度を調節できたら、自力でも風の弱い所でしたら飛べます。 方向制御や姿勢制御もいくらか効いてくるようになります。  【自然界では・・・】
海では何とこのキノコ型の飛行機はその推進方式が水クラゲに似るような形式を取ると平均して真っ直ぐに進む事が出来るのです。 平均してと書いたのは三角波上に進む事が出来るということです。 原理的には水クラゲは足を使って推力を得るときには傘の頭を下にして斜め下方向にヨチヨチ(エンジンON)と潜っていきます。 疲れると休憩し(エンジンOFF)頭が上になり斜め上方向に浮き上がって行きます。 水面付近になると又頭を下に向けて足で泳ぐと言う事の繰り返しで三角波上の進行になるのです。 (ヨットが風上方向に進行するのと似ています) 空では鳥類のひよどりの飛翔姿に似ています。 翼による飛翔では羽ばたきによる全身のキック力（エンジンON)を進行方向に対して上方に向けます。 程よい頂点に達したと思ったら(エンジンOFF)体の姿勢制御により斜め下へ向かうように滑空します。 飛翔距離が大きい時にはこの繰り返しです。 内容的にはカテナリーを描くように三角波状に飛翔進行します。 空ではひよどりと同じように上昇区間にエンジンONとします、下降の滑空区間にエンジンOFFとします。 これでヒヨドリのようには高度な運動体姿勢は出来ませんが水クラゲのような推進能力くらいは得る事が出来るのです。 まぁ〜、大きな波や潮の流れにはクラゲはとても叶いませんが、それなりに潮流などを利用しながら自然環境と友達になっているのです。 風雅な詩人的な旅であればキノコ型の飛行機は十分に目的を達成しているのかも知れません。 速度や速い風や気流の変化については、対応しずらい処も有るかも知れません。 飛行機が現在のような型式を得ていった理由は他にも有るはずです。  【追記： 地球ゴマ・・・】
前回紹介のコマとおなじ仲間の地球ゴマも平衡しますが、独自の平衡性や運動性を持っています。 回転するコマは起き上がりますが、地球ゴマは回転させておいて静かに軸を斜めにして床に置くと、軸を斜めにしたまま回転運動を維持します。 また、床に置いた時に、指などで押して運動エネルギーを加えますと、加えた慣性的な力をコマとの間の運動エネルギーに分解してコマを運動させます。 この時、この運動は慣性的な運動エネルギーが置換されて新たな合成運動を開始しますが、コマが回転している間中、その合成運動を保存して慣性運動しているように継続運動を繰り返します。 このあたりは、さらに複雑な考え方が必要になりますが、原理は普通のコマ回しのコマの軸心を起こし上げる運動の理屈とを作り上げるのと基本的には似ています。 機能的には相当異なる能力を持ち合わせますが・・・・ 未だ先になりますが、プロペラ機による飛行機の単葉機の翼が初期のモデルが胴体の上側に付いた構造形式で、錘りが翼より下部に有るパラシュート型のスタイルです。 翼が胴体の下に位置する構造形式は後発のモデルですが、平衡を取る動作はコマ型の変型判です、そして、これは、地球ゴマに似た考え方の組み合わせになります。 安定した平衡動作を保障し、理論的にも説明が付き、技術的にも高度な物は後発の開発モデルになります。 天秤台型のモデルは機体の中心部に翼が有る構造で構造的に機械的強度を上げるのが難しかったのではないかと思われます。 何れにせよ、この自然と同化した運動系に有るエネルギー系の置換作用による平衡運動は、ブログ仲間の紹介のビデオで見た、合気剣道の、自然と一体化した気迫がありながら、気のみで自然対応すると言う流麗なる動きに似ています。 合気道の道場では確か剣道などもやっていまして、しかも、竹刀ではなく木刀による練習をしている風景でした。 子供の頃に比較的近所での道場の風景はそういう内容のものでした。 (※ 懐かしさの中にも自然の中に気と言うものがあり、物理空間上に生きているような気がしました)  青い山脈 藤山一郎・奈良光枝 レコードのスクラッチノイズも爽やか？に青い山脈
最もクラシック版の青い山脈です 古典的な飛行機の世界の話にも明るさが見えてきました 調度、ピッタリの歴史観を漂わせてくれます でも古くても取り扱う技術は いつもピカピカのままです   |
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１万４千名様御訪門、感謝特別記念特集『飛躍』 第十四話
重さを変えても自律的に平衡(バランス)する『魔法の天秤』を発見し具現化することから新たな開拓が始まる。
片足で休む鳩の仲間、それや鳥類の平衡感覚の巧みな特性の能力であり特徴です。 泳ぐ魚たち、休んでいる時にも上手にオールを漕ぐようにヒレを動かし続け休んでいます。 考えながら進めていくと、なんと、ヒントは天秤に有った訳です。 【現在、対処すべき問題のキーワードは３つです。】 ①機体の正面から見て、胴体である機体が、左右いずれかに回転するモーメントが生じる。 ②機体の側面から見て、胴体である機体の重心を中心として、前のめりとなって回転する、あるいは、後ろ方向にそっくり返って回転するモーメントが生じる。 ③機体の進行方向が上下左右が狂う。 一言にまとめれば、問題の解決キーワードは飛行時の各種回転モーメント(スピン)を抑止する事です。 止まり木の鳩の尾羽を見ていて、あるいは羽ばたいて飛翔していく鳩の姿などを眺めていて、そのバランスの取り方こそ『魔法の天秤』であると確信していく人間の姿がそこに有る。 片足で眠るくらい器用な平衡感覚を持っています。 また、あらゆる方面に視野を拡げて研究心が湧き、海の生物にも、川の生物にも心が注がれていく。 すると魚の尾びれや各種ヒレの動きが気になってくるわけです、参考になる良い見本ではないかと・・・ 【【自然と友になる事で『魔法の天秤』になる物は既に存在していました。】】
下記に列挙したいと思います。 ①パラシュート(落下傘) ②起き上がりこぼし ③やじろべえ ・・・ ①のパラシュートは簡単に説明すると、傘を開いて錘を下に降下していきますが、錘が斜めになっていても、必ず、水平線に対して傘がいつも錘を垂直になるように移動させます。 ②起き上がりこぼしは達磨や卵型の起き上がりこぼしの重心を低くしますと、斜めにされた時、真っ直ぐに姿勢を起こしてきます。 ③釣り合いの取れたやじろべえは天秤ズバリそのものです、斜めにされても起き上がり真っ直ぐになり姿勢としての平衡を保ちます。 何れも共通してどちら方向にゆがめられても真っ直ぐな姿勢を取り戻すように起き上がってくることです。 そして、垂直方向と言う姿勢に関しては重力と関係しています、パラシュートはさらに空気(風と同等)によるエネルギーとも関係しています。 【力学的に考えて見ましょう。】
①のパラシュートは落下傘の傘による空気抵抗(＝＝揚力と同等)と錘の自重とにより、↑上向きの揚力成分を差し引いた↓垂直に落ちようとする重さの成分が傘を相手にバランス天秤を形成します。 傘の端迄を相手とする『魔法の天秤』となるように働きますが、厳密には、支点を挟んでの両端の重さを変えるというものではありません。 傘を抵抗に持ちますので傘の柄となるような中心方向が斜めになっていますと、垂直方向に対し斜めの力学的ベクトルとなり運動に関する力として作用します。 斜めのベクトルに対する反作用(ベクトルの向きが逆方向)が傘による抵抗です、これは上向きのベクトルと水平方向に分解されます。 垂直方向は錘との重さの差で負けてしまい常に降下となります。 パラシュートの傘帆は張りっぱなしで、傘の中心から柄と等価な線が、常に水平線に対して垂直になるように落下傘全体の角度が変わります。 パラシュートの中心から錘の中心線はいつも水平線に対しゆっくりと垂直方向に平衡されていきます。 まこれは天秤のはかりの部分はいつも平衡しているのですが、傘の常態が揚力を得る構成になって抵抗体となっている事が必用となります。 ※簡単な絵描きが出来れば解りよいのですが、このあたりにしておきます。 ②の場合 重さの作用するベクトルが斜めとなり、水平成分と垂直成分に合成的に分解します。 そして、これは作用点が起き上がりこぼしの重心に移動し、起き上がりこぼしの底の接触面の一点が支点となり、起き上がる方向に運動し水平成分が０となったところで平衡します。常に垂直に立って平衡を保ちます。 これも左右や水平の円周方向に対して重心である中心からは常にバランスの取れた天秤ですが、傾きを自律的に姿勢平衡させる『魔法の天秤』と言えます。 ③の場合 これは最もらしい平衡する天秤ですが重力に対する平衡をモーメントの支点(重心)を境に置いて、回転モーメント力を左右、同じにする事で平衡を常に取ります。 回転のモーメントの生じる系に対する考え方はチョッと面白い平衡の取り方をします。 水平方向から見てバランスの取れた天秤の支点に対する常態を水平線に平行している状況をワザと斜めにして崩します。 するといつも天秤の皿の左右の何れが上下する事に関わらずに、必ず、水平平行する常態に戻り平衡を保ちます。 これは力学的な考えで単純には平衡になることを説明できません。 真の解は重力による影響です。 回転モーメントは腕木の長さをLとし中心からの半分の長さを l = L/２としますと左右伴に同じ重さ(質量) m なら ml がモーメントとなります。 ところが斜めに傾けても常にモーメントとして眺めていると力学的には平衡し続けます。 そこで位置エネルギーに注目しますと 質量 m 、 重力加速度 g 、 差の高さ h(m) とします。 E = m・ｇ・h (J 等々)がエネルギーとなります。(移動量は高さとしては各々±h/2(m)ずつ移動します) 高さが高い所の方が位置エネルギーは高く、低い位置ほど位置エネルギーは低い。 それを天秤の重心である中心を支点にして、高さの低い方は上向きにベクトルが、高さの高い方は下向きにベクトルが生じます。 すると、この位置エネルギーが最も安定するのは差の高さ h(m) が０(m)となる時です。 左右±h/2(m)の高さを変化させますので使用置換エネルギーはE/２(J)となります。 そこに向かって回転運動が生じ、位置エネルギーの川の流れのような高さが均一化するのです。 そして平衡安定化します。 つまりやじろべえは、平衡している常態で傾けても起き上がる事が出来るのは、平衡している力学的モーメントの機構を、そのまま運動機構に借りて、位置エネルギーの差が運動エネルギーに置換されて、還元されていくように回転モーメントを発生させて平衡(左右の位置エネルギーの差が０になるまで・・・)させていくのです。 天秤は小学生時代から習っていますが平衡する仕掛けの物理的メカニズムは③は勿論、①、②と何れも聴いた事がないと思います。 今日の記事で「我らのブログプロダクション(仮称？)」からペンシル型ロケットならぬ飛行機が誕生して出てくると思われたのですが本等に長いです。 次回かその次当たりで、こじ付け的にでも、ようやく辿り着けるのではないかと言う予感がしてきました。 (今回、発見できた、物理学上の『魔法の天秤』は自然界との重要なインターフェースで有る事に間違いはありません) 【魔法の天秤の追加版を投稿日とする本日、追加アップしておきたいと思います。】 ④コマ回しのコマです。 コマは回転していない時は倒れたままで寝ています。
ところがコマを回転させて軸足を地などに着かせると、コマは初期、斜めに降り立っても次第に姿勢が起き上がってきます。 どのような理由が有るのでしょう。 実はコマはやじろべえの原理と起き上がりこぼしの原理の足し合わされた陸上界における人間が作ってきた傑作中の『魔法の天秤』です。 帯びたエネルギーをやじろべえのように位置エネルギーの差として利用、平衡する時も回転モーメントに置き換えていきます。 全周囲が円ですので全方向から円の中心に向かって起き上がります。 つまり軸がどの方位から見ても水平面に対し垂直に立つのです。 やじろべえと相違する所は支点の位置がやじろべえでは重心より高い位置にありますが、コマの場合、支点が下側となります。 コマの場合、重心が支点より上にあり静止時姿勢が安定しません。 ところが回転運動という運動エネルギーを帯びるとエネルギーが安定した常態に変わろうとしてコマの傾いた姿勢の位置エネルギーの差を修正し始めます。 これはコマの回転によらず傾いた姿勢の下がった方を上側に移動させ、上がった方を下に移動させようとします。 エネルギーとして利用されるのは位置エネルギーの差です。(回転運動に足し合わされるように重ねられます・・・エネルギーの畳き込み) 回転モーメントとしての支点が軸足になります。 外から見ていると、起き上がる機構は起き上がりこぼし、そのものです。 軸を中心に重心を起こし続けるように力点として作用しているかのごとくです。 【盲点】 ※起き上がりの力にコマの遠心力が利用されていると思ってはいけません。
遠心力は軸足の地表との接触面に軸を通じてバットの要領で伝わりますがこまを起こす力にはなりません。 幾らベクトルを書きまくっても無駄と思うのですが納得するまでトライしてみてください。(笑い) コマの軸の接触面は傾いている側の方が微小面積を拡大して見ると大きいはずです。 より、摩擦抵抗があり、反発力が生じても軸の回転する接線方向でブレーキの拡大のみですし、アンバランス分がより、倒れてくる方に作用してくるはずです。 軸足の先は針のように尖がる、あるいは分子レベルの細さで地表面に接触していても同じです。 回転による(慣性)運動エネルギーは回転運動のために回転を止めようとする抵抗で無くなるまで存在し続けます。 ところが位置エネルギーの差は傾いているだけで生じてきます。 細かい理屈は省略しますが、遠心力が作用するとスイッチされるように、水平面からの傾きを修正する回転モーメントを発生させます。 (注意：横から見ての左右のヤジロベエが起き上がるように回転するモーメントです。 ≠コマの回転動作。)
位置エネルギーの差がそのコマを起こす供給元となってエネルギー置換させ運動をさせていくのです。 これは、コマが回っている場合にのみ作用する動的な『魔法の天秤』なのですが、より魔法的に見えます。 どこに回転していると言うセンサーが付いているんだと聞きたくなるほど・・・・ コマが傾いている常態から起き上がった常態までのコマの重心の位置の高さの差は分かります。 コマの重さも分かります。 E = m・ｇ・h ですから 時間計測して何秒で起き上がったか計算してみると、一秒当たりの力 f が分かります。 f = m・v でしたので力を重さで割れば(軸足を元にした重心までの半径)重心の回転モーメントによる平衡速度 v が分かります。 銀座の恋の物語 石原裕次郎 牧村旬子 懐かしの名曲のデュエット曲の交響曲ならぬ歌謡曲の古曲です。
温故知新で暖めると良い事が見つかる事もあります。 力を合わせて捜し求めて
初めて出会った時の感動のように永遠にときめく。 飛行機の誕生物語りもそのようにして情熱を傾けられていった物と思います。
『魔法の天秤』は愛にも存在しているかも知れませんね。 |
