🪐 物理
力・熱・重力・波。身のまわりの物理を動かして確かめる。
動滑車 — 「力が半分」はどこで崩れる?
動滑車は「力が半分・距離が2倍」。でもそれはロープが平行(θ=0)のときだけ。ロープが角度 θ で開くと、上向きに効くのは 2T·cosθ ぶん。
だから必要な力は W/(2cosθ) に増える。なのに「した仕事」は W×(持ち上げ高さ) のまま変わらない —— 力と距離は崩れても、仕事=位置エネルギーの増加は崩れない。θ を動かして確かめて。
だから必要な力は W/(2cosθ) に増える。なのに「した仕事」は W×(持ち上げ高さ) のまま変わらない —— 力と距離は崩れても、仕事=位置エネルギーの増加は崩れない。θ を動かして確かめて。
θ を動かす / 緑 = あなたが引く張力 T, 赤 = 重さ W
0°
熱力学サイクル(PV線図・TS線図)
熱機関のサイクルを PV線図(仕事=囲む面積)と TS線図(熱=囲む面積)で並べて見る。
Carnot・Otto・Brayton を切り替え、圧縮比や温度比を動かすと、ループの形と熱効率 ηがどう変わるかが掴める。理想気体(γ=1.4)で計算。
Carnot・Otto・Brayton を切り替え、圧縮比や温度比を動かすと、ループの形と熱効率 ηがどう変わるかが掴める。理想気体(γ=1.4)で計算。
PV線図(圧力 - 体積)/ 囲む面積 = 正味仕事
TS線図(温度 - エントロピー)/ 囲む面積 = 正味熱
サイクル:
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逆二乗じゃない重力 — 軌道はどう閉じる?
中心からの引力を F ∝ 1/rp として、冪 p を変えてみる。私たちの宇宙は p=2(逆二乗)。そこから少しずらすと、軌道は閉じずに回り続けて、バラのような歳差軌道を描く。
じつは「p=2」は空間が3次元だからなんだ。点源から出た力の流束は、広がる球面(面積 ∝ r²)に薄まるので力は 1/r² になる ── これがガウスの法則の幾何的な中身だよ。N次元なら面積 ∝ rN−1 で F ∝ 1/rN−1(p=N−1)。そして閉じた軌道を作れるのは p=2(3次元)とバネ p=−1 だけ(ベルトランの定理)。安定してきれいに回る軌道は、3次元の宇宙でこそ自然に生まれる、とも読める。
じつは「p=2」は空間が3次元だからなんだ。点源から出た力の流束は、広がる球面(面積 ∝ r²)に薄まるので力は 1/r² になる ── これがガウスの法則の幾何的な中身だよ。N次元なら面積 ∝ rN−1 で F ∝ 1/rN−1(p=N−1)。そして閉じた軌道を作れるのは p=2(3次元)とバネ p=−1 だけ(ベルトランの定理)。安定してきれいに回る軌道は、3次元の宇宙でこそ自然に生まれる、とも読める。
ORBIT — 中心力 F ∝ 1/r^p
2.00
0.80
1.0×
次元:
波の干渉とビームフォーミング
一直線に並んだ複数の波源がつくる干渉場。素子の間隔と素子ごとの位相差を変えると、波が強め合う方向(ビーム)が向きを変える。アンテナを機械的に動かさずにビームを振る ── フェーズドアレイ(レーダーや5G基地局)の原理だよ。
左が干渉場(明るいほど波が強い)、右が遠方でのビームパターン(アレイファクタ)。位相差を振ると主ビームがスッと首を振る。
左が干渉場(明るいほど波が強い)、右が遠方でのビームパターン(アレイファクタ)。位相差を振ると主ビームがスッと首を振る。
FIELD — 干渉場(波源は下辺)
BEAM PATTERN — 遠方放射 [dB]
6
0.50
0
プリセット:
声道ラボ — 管の共鳴(定在波)を解く →
声帯側を閉じ・唇側を開いた管の共鳴を、断面積の列から伝達行列で数値で解く。管の形をドラッグすると定在波(F1・F2 のモード)と共鳴周波数が本当に動く。波の物理が声になる現場。(「声のページ」②)