2007年07月
2007年07月10日
スターリングエンジン
今日、予備校の冬期講習で、熱サイクルの問題を解説していたら、講義終了後、一人の生徒が来て、僕に言いました。
「それは、スターリングエンジンのことじゃないんですか？」
結局、その問題の熱サイクルは、スターリングエンジンのものとは違ったのですが、調べてみると、いろいろと分かりました。
スターリングエンジンとは、温度差だけで動くことができる画期的なエンジンで、
考えられたのはとても古く、その原理は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンよりも前に考えられていたそうです。
燃料を爆発させないため、NOxや、SOｘなどが出ないのだそうです。
さらに、温度差だけがあればよいので、バイオマスなどでも動かすことができ、
石油に依存したエネルギー資源を分散できるのではないかと期待されているそうです。
なかなか面白そうな話題でした。
スターリングエンジンについては、このサイトが詳しかったです。
http://members.jcom.home.ne.jp/kobysh/stirling/stirlingIntro.html
理系科目でつまづいてしまった人へ
今回は、理数系の勉強にかつて、つまづいてしまった人に向けて、書いてみたいと思います。
理数系の科目というのは、どこか一箇所でつっかえると、その後がずっと理解できなくなってしまうのが特徴です。
数学や理科が苦手だという人に話しを聞いてみると、たいてい、
「○○のところでついていけなくなった。」
という答が返ってきます。
そこで、疑問を解決できなかったために、その後も全部、分からなくなり、理科系に進むのをあきらめた人もいることでしょう。
つまづいてしまったときに、適切なアドバイスができる人がいたら、その後の展開がまったく違って
きます。
理系科目に挫折した人からは、
先生に質問したら、「そういうもんだから覚えておけ！」と言われた。
それをきっかけに、数学（理科）を完全にあきらめた。
という話をたくさん聞きます。
適切なアドバイスを得られなかったのですね。
でも、今は、ネットを通してさまざまな情報が手に入ります。
身近なところに、適切なアドバイスをしてくれる人がいなくても、ネットを通して、
疑問を解決することも可能です。
僕が、物理のための数学サポート講座を作ったときに考えたのは、
つまづきやすいところについての、Q&Aデータベースを作ろう！
ということでした。
物理や数学でつまづいてしまったときに、ここを見れば、同じようなところでつま
づいた人の質問が書いてあって、それを見れば解決する。
また、同じような質問がなければ、自分で質問して解決する。
そういう場をつくることができたらいいなと思いました。
そして、
物理のための三角関数超入門
物理のためのベクトル超入門
物理のための微分超入門
物理のための積分超入門（１）
物理のための積分超入門（2）
という５つのPCレター講座を作りました。
これらの講座は、すべて無料で受講することができ、無料で質問することができます。
この5つの講座を受ければ、高校1年生でも、文系の人でも、物理を学ぶための土台を作ることができます。
講義をするときには、僕の講師としての経験から、ここはつまづきやすいというところを、これでもかというくらい丁寧に解説しました。
さらに、受講生の方からの質問に答えて、Q&Aを充実させてきました。
講義を作ってから、9ヶ月が経ち、だいぶ整備されてきました。
この講義を聴いて、「長年の疑問が解けた！」というメールを何通もいただきました。
つまづいていたところが解決すれば、あとは、堰を切ったように理解することが
できます。
長年の苦手意識を、一気に克服することもできます。
みなさんは、三角関数、ベクトル、微積分などの数学でつまづいていませんでしたか？
もし、つまづいていたのでしたら、僕の無料講義を受けてみてください。
そして、質問をしてください。
みんなでそれをストックしていきましょう。
ネットなら、それが可能です。
[参考サイト]
何を基準に２つに分ける？
二人の子供が、遊んでいました。
名前は、すーちゃんと、ひーちゃん。
そこへ、先生が栗を持ってやってきました。
すーちゃんには、栗を6つ渡しました。
ひーちゃんんは、栗を8つ渡しました。
先生は、何も言わずに去っていきました。
すーちゃんは、疑問に思いました。「何で６つなんだろう？」
そして、自分に関係するものの中で、６に関係するものを探しました。
数分後、すーちゃんは、家にぬいぐるみが６つあることに気づき、
「これは、キョロちゃんと。。。。。クマちゃんの分なんだ。」と納得しました。
ひーちゃんは、疑問に思いました。「何で、３：４なんだろう？」
そして、すーちゃんの家と、自分の家とで、３：４になっているものを探しました。
すーちゃんの家は、３人家族です。
ひーちゃんの家は、４人家族です。
一人２個ずつでぴったりだ！と納得しました。
先生が戻ってきました。
すーちゃん：「これってぬいぐるみの数でしょ！」
ひーちゃん：「これって一人２個ずつってことでしょ！」
先生はいいました。
「あ、何も考えてなかった。。。。」
★たとえ話終了★
起電力Ｖの電池と、抵抗値３Ｒと４Ｒの抵抗が直列に接続された回路で、抵抗値３Ｒの抵抗の両端の電圧を求める場合を考えましょう。
その抵抗だけを見て、Ｖ1＝３ＲＩを計算しようとするのは、すーちゃんのやり方です。
Ｖ＝３ＲＩ＋４ＲＩ＝７ＲＩ より、Ｉ＝Ｖ／７Ｒ
と計算して、V1=３Ｒ×Ｖ／７Ｒ＝３／７×Ｖ と計算します。
一方、電気回路全体を見て、全電圧を各抵抗が何対何に内分しているのか、
と見ていくのがひーちゃんのやり方です。
すーちゃんのやり方では見えなかった、回路の特徴、規則性が、ひーちゃんのやり方だと見えてきます。
電池の電圧は、２つの抵抗に３：４に内分されているから、
Ｖ１＝３／（３＋４）Ｖ＝３／７×Ｖ
と求めます。
物理は、自然界に潜む規則性を見抜いていく学問です。
すーちゃん的なやり方よりも、ひーちゃん的なやり方のほうが、電気回路の規則性を見抜いています
ひーちゃんのやり方を身につけていきましょうね。
サイボーグ技術が人類を変える
「胡蝶の夢」の世界が、サイボーグ技術によって実現してしまいそうです。
自分の身体を通して得たシグナル（実在）なのか、それとも、人工的につくられた
シグナル（虚構）なのか、脳は判別できなくなってくるでしょう。
手をつねられたから痛いのではありません。
手をつねられたことが、シグナルとして脳に伝えられて、脳が「痛い」という情報処理
をするのです。
ですから、手をつねっていなくても、同じシグナルを合成して脳に送ってあげれば、
脳は、「痛い」という情報処理をして、痛みを感じるのです。
同じように、快感も空腹も、そして、悲しみや喜びといった感情さえも、最終的には
シグナルとして情報処理されているとすれば、人工的に合成され得るのでしょうか。
番組の中で紹介された脳ペースメーカーの話は、「感情さえも制御できる」という
ことを示唆するものでした。
この技術は、メリットも大きいですが、リスクも大きいです。
社会にどう取り入れるのか、分野を超えて議論する必要があると思います。
僕も、自分なりのスタンスで考えていきたいと思っています。
番組の詳しい解説や、テレビには放送されなかった部分などを、立花隆氏の
ホームページから見ることができますので、ぜひ、見てみてください。
立花隆氏のHP→ http://sci.gr.jp/sci/project/cyborg/
物理Ｗｅｂ講座ネット（ＳＮＳ）のよいところ
物理Web講座ネットのよいところは、インタラクティブ性だと思います。
受講生が、
「○○な講義を作ってくれないかな！」
という発言をして、それに同調する人が何人もいて、僕がそれを見て、
「それなら、今度、○○をやりましょう」
という感じで、講座を作る。
受講生のレベルや、目的が分かっているので、ニーズにぴったりと合った講座を
つくることができる。。
質問や感想などをもらって、講座を修正したり、改善したりして、さらによいものに鍛えていく。
SNSには、そういった一緒に作っていくという可能性があると思います。
僕がWeb講座をはじめたときは、ネット上であるからこそ、人と人との間に、
血の通った関係を築いて、一緒に学んでいきたいと思っていました。
今回のSNSで、その理想に近づけたらと期待しています。
物理を学びたいというみなさんの参加を心よりお待ちしています。
（まったく物理が分からない人も大歓迎ですよ）
3日連続の講演会
物理の予備校講師、吹田は、3日連続の講演会を企画した。
タイトルは、「物理だけで、大学へ絶対合格する秘策」というものだ。
1000人収容可能な大ホールを講演会場に借り、大々的な宣伝をした。
講演会の始まる1週間前からは、テレビで何度も、
-------------------------------
「♪絶対合格♪」
「えーーー！ 本当に物理だけでいいんですか？」
「そうだともーーーーー！」
--------------------------------
というCMを流した。
1日目、1000人収容の会場がいっぱいになった。
いよいよ、講演会が始まった。
吹田は、「英語、数学、いりません。合格に必要なのは物理だけです！」と、
話を始めた。
1時間後、吹田の話の信憑性のなさにあきれた観客は、次々と席を立って帰り
はじめた。
でも、一方で、新しく「え！本当に物理だけでいいんですか？」と言いながら、
入場してくる人も同じくらいいて、会場内の人数は、ほぼ1000人に保たれていた。
吹田はそれを見て、心の中でつぶやいた。
「まるで導体だ。。。」
2日目、「今日もがんばるぞ！」と意気込んで、吹田がステージに出て行くと、
会場には参加者が8人しかいなかった。
その8人に向かって、吹田は、
「英語、数学、いりません。合格に必要なのは物理だけです！」
と、話を始めた。
30分後、吹田講師の話の信憑性のなさにあきれた観客は、次々と席を立って帰り
はじめた。
でも、周りをきょろきょろ見渡しながら、「本当に物理だけでいいんですよね」と、
入場してくる人もいて、会場内の人数は、ほぼ8人に保たれていた。
吹田はそれを見て、心の中でつぶやいた。
「今日は、まるで半導体だ。。。」
３日目、「今日こそがんばるぞ！」と意気込んで、吹田がステージに出て行くと、
会場には誰もいなかった。
しかし、会場は2時間借りている。
吹田は、ふーっと息をつくと、用意してきた話を無人の客席に向かって話し始めた。
話し始めると、誰もいないことなど不思議と気にならなくなった。
吹田は、途中には冗談を交えたりしながら、最後まで用意してきた話を無人の客席に
向かって話しきった。
話を終えて、吹田は、心の中でつぶやいた。
「最後は、絶縁体だったな。」
◆たとえ話終了◆
導体の電荷密度は、10^23 [1/m^3]程度です。
半導体の電荷密度は、導体の１／１０００程度です。
半導体とは、導体に比べて電流を担う自由電荷が少ないものなのです。
自由電荷が少ない状況を作り出すためには、２つの方法があり、P型半導体とN型半導体
といわれています。
最初の疑問は、解けましたか？
立体のすごい錯視
ネットですごい錯視を見つけて、予備校の講師室で講師や生徒と楽しんでいます。
▽：映像はこれ！（Watch the Video をクリックしてください）
映像の最後に種明かしがあるのですが、分かっていてもなかなかそうは見えませんね。
そして、なんと、これを自分で作ることができるんです。
●：ダウンロードして印刷！（真ん中あたりのgreen dragonをクリック！）
印刷したものをB4に拡大してから、はさみとのりを使って作ります。
そして、片目をつむりながら、頭の中で凹凸を逆転させます。
そして、顔を左右に振ると。。。。
「なんだこれ！！！ すごい！！！」
と、みんな、奇声を上げていました。
5分で作れますので、ぜひ、実際に作ってみてくださいね。
映像で見るのより、すごいですよ。
ドラゴンの錯視を見ていると、見るということは、網膜に映っているものを解釈している
のだなということがよく分かります。
普段は気がつかないことを、鋭く、そして、面白く、あぶりだしてくれるところが、
面白いですね。
