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バネ

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1: 2018/12/18(火) 15:37:51.84 ID:CAP_USER
■動画
Magnetic Pogo Stick? https://youtu.be/9261h0LKIJY



強力なネオジム磁石などを販売しているK&J Magnetics, Incのチームは、ユーザーから「磁石の反発力を利用してバネの替わりにすることができるのか?」という問い合わせを受けていたとのこと。そこで開発チームは、実際にホッピングのバネを分析して「ホッピングのバネを磁石に置き換えることはできるのか?」という実験を行いました。

Magnetic Pogo Stick
https://www.kjmagnetics.com/blog.asp?p=pogo-stick-spring
https://i.gzn.jp/img/2018/12/18/magnetic-pogo-stick/img-snap07886_m.jpg

チームは古いホッピングを使ってさまざまな検証を行ったそうで、その様子をまとめたムービーがYouTubeで公開されています。
1本足でピョンピョンとジャンプするホッピングには、衝撃を吸収してジャンプするためのバネが付いています。検証チームはホッピングに物差しを取り付け、体重150ポンド(約68kg)の成人男性がホッピングを使用した時にどれほどバネが圧縮されるのかを測ったとのこと。まずは成人男性が全体重をホッピングに預けたところ、バネはおよそ2インチ(約5cm)ほど縮みました。

残念ながら、「実物大のホッピングのバネを磁石に置き換えようとした場合、かなり強力な磁石を大量に使用しなければならず危険」という判断のもと、今回は8分の1スケールのミニチュアホッピングを使用することにしました。

バネを磁石に置き換えられるかどうかを調べるために、まずは「バネにかかる力はバネの伸びる距離または縮む距離に比例する」というフックの法則を理解する必要があります。今回検証チームが使用したバネの「ばね定数」は1インチ(約2.5cm)あたり8ポンド(約3.6kg)。つまり、バネを2インチ縮めた時にバネへかけられた力は2×8=16ポンド(約7.2kg)となり、バネを0.5インチ(約1.3cm)縮めた時にかかった力は0.5×8=4ポンド(約1.8kg)となります。
https://i.gzn.jp/img/2018/12/18/magnetic-pogo-stick/02_m.png

また、ホッピングの場合は最初の段階でバネが少し縮んでいます。それを再現するため、検証チームはもともと約2.9インチ(約7.4cm)のバネを長さ2.4インチ(約6cm)に縮めた状態で、ミニチュアホッピングにセットしたとのこと。

これによりホッピング自体に力が加えられる前から、バネにはある程度の力が加えられた状態になります。グラフにするとこんな感じ。
https://i.gzn.jp/img/2018/12/18/magnetic-pogo-stick/04_m.png

ミニチュアホッピングのバネを磁石に置き換えられるのかどうかを調べるため、チームはRC44という直径0.75インチ(約1.9cm)のリング状ネオジム磁石2個を、磁石同士が反発するようにしてミニチュアホッピングにセットしました。
その結果、ミニチュアホッピングが縮んだ距離と加えた力の関係をグラフに表したのがコレ。赤い線がバネ、青い線が磁石を表しています。磁石はホッピングを押し込んでもほとんど抵抗せず、およそ1.5インチ(約3.8cm)ほど押し込んでからようやく強く反発し始めました。バネは加えた力と縮んだ距離が直線的なグラフを描くのに対し、磁石では非常に急なカーブを描いています。
https://i.gzn.jp/img/2018/12/18/magnetic-pogo-stick/06_m.png

続きはソースで

https://i.gzn.jp/img/2018/12/18/magnetic-pogo-stick/14_m.png

GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20181218-magnetic-pogo-stick/
ダウンロード


引用元: 【力学/物理学】〈フックの法則〉「ホッピングのバネ」を磁石の反発力に置き換えることは可能なのか?を検証[12/18]

〈フックの法則〉「ホッピングのバネ」を磁石の反発力に置き換えることは可能なのか?を検証の続きを読む

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1: 2015/04/05(日) 15:50:18.06 ID:???.net
掲載日:2015年4月2日
http://www.afpbb.com/articles/-/3044336

 人間は数百万年に及ぶ進化により、エネルギー効率に優れたスムーズな歩き方を発達させることができた───しかし、米国の生体力学技術者チームはこのたび、電源不要の歩行用「外骨格」を開発し、歩行時のエネルギー消費量を約7%削減させることに成功した。研究論文が1日の英科学誌ネイチャー(Nature)に発表された。

 論文によると、ばねの力で動作するこの小型で軽量の機器は下肢に装着して使用するという。

 米カーネギーメロン大学(Carnegie Mellon University)のスティーブ・コリンズ(Steve Collins)氏は
「この(7%の)差は小さいように思われるかもしれないが、人間にとって重大な変化をもたらすものだ」と語る。

 同氏によると、これは歩兵が同じエネルギー消費量で移動できる範囲を、時間と距離の面で約7%延長することに相当するという。あるいは山歩きをする際に背負って運ぶ荷物の重さ約4キロ分のエネルギー消費の削減にも匹敵するとした。

 体の動きや力を増大させることを目的とした外部装着型外骨格機器の開発には長い歴史がある。

 だが、これまでに開発された機器の重量や設計は、それ自体がエネルギー消費の原因となるケースが多かった。
開発の妨げとなるこうした問題が一因となり、現在の外骨格機器の設計では、電力で動作する機器が主流になっている。
だが今度は、電池の寿命やかさばる大きさなどの難題に取り組む必要が生じている。

 今回発表された最新の外骨格は、カーボンファイバー製の「力学的機器」で、片足の重さは約500グラムだ。

 それぞれ1本のばねで構成されており、ばねの両端の一方はふくらはぎの上端に巻かれたベルトに、もう一方は靴のかかとにそれぞれ固定されている。

続きはソースで

0001


(c)AFP/Richard INGHAM

<画像>
競技場を走るアスリートたち。オーストラリア・シドニーで(2000年9月27日撮影、資料写真)。(c)AFP/Gabriel BOUYS
http://afpbb.ismcdn.jp/mwimgs/7/d/1024x/img_7db2d11545c54c97d6580e2140e20de4250109.jpg

<参照>
▶ ばねで歩行支援、「外骨格」でエネルギー消費7%減 米研究 New exoskeleton really does put a spring in your step - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=57jMFI6sD-M



An Unpowered Exoskeleton Springs Into Action: Researchers Increase Walking Efficiency -Mechanical Engineering - Carnegie Mellon University
http://www.cmu.edu/me/news/archive/2015/collins-clutch.html

Reducing the energy cost of human walking using an unpowered exoskeleton : Nature : Nature Publishing Group
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature14288.html

引用元: 【技術/人間工学】ばねで歩行支援、「外骨格」でエネルギー消費7%減 - カーネギーメロン大学など

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1: 2014/12/04(木) 15:04:25.16 ID:???.net
2014年12月3日 15時4分
芝浦工業大学は2日、針を使わずに気泡の圧力で、試薬や遺伝子までも体内に届けることのできる、新しい「針なし注射器」の開発に成功したことを発表した。同大学の機械工学科の山西陽子准教授が開発した。

針なし注射器はすでに市販されているが、バネの力で液体を高圧で発射するため、神経を傷つける恐れや痛みを感じるなどの問題があった。
山西准教授は2012年に、液体中で電圧をかけることで高速発射されるマイクロレベル(1/1000)の気泡の破壊力を利用して細胞を切開する
「マイクロバブルインジェクションメス」を開発していたが、今回このデバイスを改良し、空気中でも使用可能な「針なし注射器」を開発した。

続きはソースで

http://news.livedoor.com/article/detail/9535948/
痛みのない「針なし注射器」の開発に成功……芝浦工業大

画像1.2.3
2014年12月3日 15時4分 RBB TODAY
「針なし注射器」の構造
http://image.news.livedoor.com/newsimage/9/c/9c766_58_437051.jpg
「針なし注射器」(全長約10cm)
http://image.news.livedoor.com/newsimage/d/7/d7ffe_58_437050.jpg
細胞の加工・試薬の導入プロセス
http://image.news.livedoor.com/newsimage/2/4/244e2_58_437052.jpg

引用元: 芝浦工業大学が痛みをともなわない「針なし注射器」の開発に成功[12/03]

【すごい】芝浦工業大学が痛みをともなわない「針なし注射器」の開発に成功の続きを読む
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