２０１９年５月１８日（土）向陽高校での例会の記録の第２ページです

植田さんが数年来取り組む磁場のシュミレーションの最新版です。 　まずは平面上の磁場。方位磁針が示す磁場の向きが分かりやすく、色の濃さが磁場の強さを表します。 　磁力線の密度∝磁場の強さ　と定義されるため、この表現方法には賛否両論！ 　意外と初学者には分かりやすいかもしれませんが、定義が２つあることがややこしいかも。 　右端は３Ｄモードです。色の濃さで磁場の強さを表す方位磁針に加え、磁力線も表示できます。
	平面上モード。	３Ｄモード。

これでも磁力線が広がっておらず、密度が気になるという声が。 　ハードの問題で、表示できる磁力線の数に制約もあり、中々改善も困難な事だと思います。 　実物で見せれるものは実物でという考えの強者揃いの物理サークル参加者よりも、実際の教育現場にはニーズはあるかもしれませんが...
	平面上モード。

臼井さんが身につけているのはバスガイドさんが愛用していたというハンズフリー拡声器2700円。黒板を書きながら、話ができる優れもの。 　これを利用し、臼井さんの軽快な物理対話が始まりました。 　今回のテーマは　マクスウェルの方程式。 　divD=ρ、divB=0の説明が面白可笑しく繰り広げられました。
	臼井さんの力作です。次回へ続きます。

発砲スチロールでつくられた氷の分子模型を見て、隣り合う水分子同士があまりに近いことに違和感を覚えていた伊藤さん。 　水の格子構造と、氷の比重0.9168から氷100gの体積109.1ccをつかい、 　ファンデルワールス半径を考えると酸素２個の間に水素原子が食い込むくらい接近していることが分かります。 　「飽和食塩水に砂糖（スクロース）は溶けるか？」ということですが、実際に溶けます。 　飽和砂糖水分子構造を考えると、満員電車ほどの込み具合です。 　NaClがスクロースに溶ける可能性も考えられるということでした。
	ミクロな視点に立つと見えてくることがありますね。

各家庭に１つはあるというほど普及した感のあるデジタルスケールですが、質量は歪み計をから算出しています。その仕組みが理解できました。 　右の画像はプラスチック製の５０�p定規にＦＡＸの印紙を切り貼ったもの歪み計モデル。 　下向きに折り曲げると、抵抗が徐々に大きくなり、逆に持ち上げるように曲げると、抵抗値は小さくなっていきます。
	コの字を繋いだ形状。往復で伸び縮みを増やし、精度を高める。	内向きに曲げると抵抗値は徐々に下がっていきました。
これは、抵抗が伸び縮みによる、ρL/SのLの変化と考えられます。そして、これが電子はかりなどに用いられているひずみ計の原理なのだそうです。
	デジタルテスター内のひずみ計です。

砂時計の砂が落ちるとき、底面が受ける力と時間の関係を調べられる実験を考えていた前田さん。 　アクリルパイプの上にじょうごを固定し、砂鉄を電磁石でその場においておき、スイッチを切るとともに、砂鉄を落とす装置を、考えました。力と時間のデータは、デジタルテスターと直結したArduinoで100msごとにデータを取れるよう処理しています。 　落としはじめて、はじめの砂鉄が底面に落ちたときの力のピークが理論値の３倍になりました。これが、�@砂鉄を少し敷いた（落とした）状態から始める場合、砂鉄の塊が何度か落ちた後は、理論値に近づく理由がわからないということでした。 　私見では、敷かれた砂鉄がクッションの役割をし、力積が減少したのではないかと思います。ただ、根本的に理論値より大きくなる理由がほかにもあるはずです。
	装置の全景。じょうごが見えますね。	100msごとの力のデータ、小さな山谷はノイズです。
原因として気になるのは、電磁石によって砂鉄を落とすという落下のさせ方です。 　落とす前にはかなりに砂鉄が磁石についています。 　この量が最初に落ちる事が砂時計との根本的な違いを生んでいるような気がしてなりません。
	落下前かなりの砂鉄が電磁石に吸いついています。

教科書の定義では、物理でいう『力』は�@運動を変化させる　�A変形させる　ものです。 　黒板を手で押すと、黒板は変形するでしょうか？ 　目で見るだけではわかりません。押す個所の近くに鏡を固定し、レーザー光を送り、その反射波の動きを見ることで、黒板の変形を証明しようという昔からある実験です。
	菓子缶の上にあるのがレーザー。黒板に貼り付けたのが鏡。
黒板を押すタイミングでの変形を見ようと、投影されているレーザー光のすぐ横に、タブレットの自撮りモードで黒板を押す人の様子を映します。 　しかし、タブレットに映る鈴木さんが小さいため、鈴木さんが黒板を押す雰囲気を同時確認できるのは精々２〜３人（というか実際に押したのは分かりません）。 　押す様子を直感的に理解できるように大型押しばねで黒板を押す。カメラで撮影し、スクリーンに映すなど改善案が出ていました。
	画面が大きくても、どのように押した瞬間を判断するのか...

東京の増子さんが考案したスリットがついに発売になり、島津理化から購入し、早速、実験し、結果をカメラで撮影しました。 　まずは、レーザー光を入射したときの、スクリーンの様子です。 　スリットの数が増えるにつれ、明点がシャープになっていく様子よく分かります。
	スクリーン上の明点とmathematicaでのシミュレーション（上）。
mathematicaで、３Ｄの光の強度分布もシミュレーションできました。
	井階さんのおこなったシミュレーション結果。

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