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伝播

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1: 2018/07/05(木) 18:40:13.06 ID:CAP_USER
あらゆる料理法の根底には物理法則が眠っている……ということで、「ピザを焼く時に、伝統的なレンガ造りのピザ焼き窯と今時の電気オーブンでどのような違いが生まれるか」について熱力学的に分析した論文が論文投稿サイトarXivにアップロードされています。

The Physics of baking good Pizza
https://arxiv.org/abs/1806.08790

昔ながらのピザ焼き窯と今時の電気オーブンとの違いを分析する上で見逃せないのが熱の伝わり方です。
例として、熱を出した子どもに母親がおでこをあてるシーンを考えてみます。

下図は子どもに母親がおでこをあてている時の熱の様子を表したグラフです。
横軸は子どもと母親が触れ合っている面からの距離を表しており、真ん中の0の位置の縦線が触れ合っている境界面で、赤い左半分が子どものおでこ、青い右半分が母親のおでことなっています。
縦軸は温度で、38℃の子どものおでこと、36℃の母親のおでこをくっつけた境界線部分は37℃(T0)になっています。
おでこをくっつけて0.1秒後の温度分布を表す紫の線はおでこをくっつけた部分でほぼ垂直になっており、子どもと母親で体温が明確に違うことがはっきりと表されています。
一方、60秒後を表す黄色い線はなだらかになっており、子どものおでこがだんだん冷やされ、反対に母親のおでこはだんだん温まっていることが表されています。


母親のおでこが鉄でできていると仮定するとグラフは以下のような感じに。
今度はおでこをくっつけた点の温度が36.3℃に下がっています。
これは鉄の熱伝導率が高く、効率的に子どものおでこから熱を引き出すことができるためです。


対象物1単位を1℃上昇させるのに必要な熱量のことを熱容量と呼びます。
SI単位系ではJ/kg・Kと表記されます。熱容量は以下の式で表されます。
cが熱容量で、Qは熱量、Mは対象物の質量、Tは温度を表します。
Δは変化量を表す記号で、ΔQ/ΔTでTを1単位変化させるためのQの量という意味になります。
c=ΔQ/MΔT

また、以下の式は熱のやりとりを表すもの。Sは面積、tは時間を表しています。
q=ΔQ/SΔt

2つのものの間で熱がやり取りされるとき、そのやり取りの単位時間・単位面積あたりの熱量のことを熱流束(q)と呼び、W/㎡という単位で表します。
なお、Mの計算に出てくるρは質量密度を表しています。


また、熱伝導による熱の移動のしやすさは熱伝導率と呼ばれ、W/mKという単位で表されます。
今回はこの熱伝導率をκという文字で表します。
こうした熱伝導の式から温度がT1の物体からT2の物体へ伝わる時の境界の温度(T0)が以下のように計算できます。
T0 = T1+ν21T2 / 1+ν21

上の式に出てくるν21は以下の式で表されるもので、「1」の物質から「2」の物質へ温度が伝わる際の境界の温度を求めるのに使用します。ここで、χは温度拡散率を表します。
ν21 = κ2 sqrt(χ1) / κ1 sqrt(χ2) = sqrt(κ2c2ρ2 / κ1c1ρ1)

下の表はピザ生地と鉄、レンガ、水それぞれの熱容量、熱伝導率、質量密度、温度拡散率、
ν21を並べたもの。ν21については、ピザ生地・鉄・レンガは「2」がピザ生地で、水は「1」が鉄として計算されています。

続きはソースで

https://i.gzn.jp/img/2018/07/03/physics-pizza/05_m.jpg
https://i.gzn.jp/img/2018/07/03/physics-pizza/01_m.png
https://i.gzn.jp/img/2018/07/03/physics-pizza/02_m.png
https://i.gzn.jp/img/2018/07/03/physics-pizza/03_m.png
https://i.gzn.jp/img/2018/07/03/physics-pizza/snap1498_m.png
https://i.gzn.jp/img/2018/07/03/physics-pizza/04_m.png
https://i.gzn.jp/img/2018/07/03/physics-pizza/00_m.jpg

GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20180703-physics-pizza/
ダウンロード (1)


引用元: 【熱力学】「最高のピザの焼き方」を熱力学的に分析した論文が公開中[07/03]

「最高のピザの焼き方」を熱力学的に分析した論文が公開中の続きを読む

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1: 2018/05/22(火) 00:18:50.83 ID:CAP_USER
10万人のゲーマー VS アルバート・アインシュタイン

数学というツールを使いながら、宇宙の謎について解明してきた物理学。多かれ少なかれ未解明な分野もあるなかで、かのアインシュタインをも混乱させた現象として知られるのが「量子もつれ」です。
彼は当時、量子もつれのことを「気味の悪い遠隔作用」と表現していました。

この現象がどんなものなのか、身近なモノを使ってたとえてみるとこんな感じなります。

たとえば、ここにリンゴ1個とオレンジ1個があるとします。
これらをまったくのランダムで別々のカバンに入れて、別々の場所にある学校に向かう2人の子どもに持たせたとしましょう。
そのあと学校についたどちらかの子どもが鞄を開けてどちらのフルーツが入っていたか分かれば、即座にもうひとりの子どもが持っているフルーツが何か分かりますよね。

この時もちろん、鞄を開けてオレンジを見た瞬間にもう一方の鞄に入っているフルーツが突如としてリンゴになるわけじゃありません。ところがです。もしオレンジとリンゴが量子的なフルーツで、このオレンジとリンゴが量子的にもつれていたら、鞄を開けるまではどちらの鞄の中にも同時に両方のフルーツが入っている状態になり……鞄のひとつを開けた瞬間、その鞄の中身はリンゴかオレンジのどちらかに。そしてもう一方の鞄にはもう一方のフルーツが必ず入っているのです。もう…謎です。

続きはソースで

関連ソース画像
https://assets.media-platform.com/gizmodo/dist/images/2018/05/18/20180518-einstein-proven-wrong-by-100000-gamers-01-w960.jpg

関連リンク「BIG Bell Test」
https://museum.thebigbelltest.org/#/home

Source: Nature
Ryan F. Mandelbaum - Gizmodo US[原文]
https://gizmodo.com/100-000-video-game-players-helped-scientists-prove-eins-1825935176

GIZMODO
https://www.gizmodo.jp/2018/05/einstein-proven-wrong-by-100000-gamers.html

ダウンロード


引用元: 【物理学】アインシュタインの誤りを、10万人のゲームプレイヤーたちが証明「量子のもつれ」[05/21]

アインシュタインの誤りを、10万人のゲームプレイヤーたちが証明「量子のもつれ」の続きを読む

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1: 2018/05/16(水) 15:59:14.16 ID:CAP_USER
新たな研究によると、サメは意外に洗練されているようだ。

 ほかの魚と同様、サメは音を頼りに活動する。音波は水中では空気中の4倍の速さで伝わるため、魚はしばしば音を利用して食物を見つけ、敵から隠れる場所を探し、ほかの魚とコミュニケーションしている。

 では、一般の魚より賢いとされるサメは、音楽を聞き分けたり、楽曲と食物を結びつけたりできるのだろうか? 
オーストラリア、マッコーリー大学魚類研究所の博士課程に在籍するカタリナ・ビラ=ポウカ氏とカラム・ブラウン准教授は、ポートジャクソンネコザメ(Heterodontus portusjacksoni)に餌を使ってジャズを認識、学習させることに成功した。

 彼らの研究成果は、学術誌「Animal Cognition(動物認知)」に発表された。

■ファンキーなのを頼むよ!

 瀕死の獲物が死ぬ前に水中でのたうち回るとき、「ヤミー・ハム(yummy hum)」と呼ばれる低い音が生じて、大型の捕食者を引きつける。これは断続的な細かいパルス音で、サメは単調な連続音よりこのような音の方を好む。

 そこで、ビラ=ポウカ氏らはさらに、サメが音楽的な刺激を餌と関連づけることを学習したり、さまざまな刺激を識別したりできるのではないかと考えた。
彼らはまた、個々のサメの性格特性が認知機能に影響を及ぼしているかどうかも調べようとした。
これまでの研究から、サメにも人間のように、社交的、内向的などの性格特性がある証拠が得られているからだ。

 この研究のため、研究者たちは若いポートジャクソンネコザメの水槽の片側にスピーカを設置し、ほかの音楽より特に反応がよかったジャズを流して、特定の場所に行くと餌をもらえることを学習させた。
その結果、訓練を受けた8匹のサメのうち5匹がジャズを聞いて餌をもらいに行くようになった。

続きはソースで

画像:餌を使ってジャズを認識、学習したポートジャクソンネコザメ
http://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/18/051400212/ph_thumb.jpg

ナショナルジオグラフィック日本版サイト
http://natgeo.nikkeibp.co.jp/atcl/news/18/051400212/
ダウンロード (1)


引用元: 【生物】サメはクラシックよりジャズが好き、餌で「学習」音に対する学習能力の研究で判明[05/15]

サメはクラシックよりジャズが好き、餌で「学習」音に対する学習能力の研究で判明 の続きを読む

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1: 2018/03/28(水) 07:54:05.10 ID:CAP_USER
多くのメディアが飛行機内の感染からパンデミックが起こるという報道を行っていますが、新たな研究によると、飛行機の客席内にインフルエンザなどの呼吸器感染症に感染している乗客がいたとしても、感染者の前後左右に座らない限り、病気がうつるリスクは低いことが示されています。

Behaviors, movements, and transmission of droplet-mediated respiratory diseases during transcontinental airline flights | Proceedings of the National Academy of Sciences
http://www.pnas.org/content/early/2018/03/13/1711611115

No, One Sick Passenger Won't Infect Everyone on the Plane
https://www.livescience.com/62060-respiratory-viruses-airplane-transmission.html
https://i.gzn.jp/img/2018/03/28/respiratory-viruses-airplane-transmission/00_m.jpg

エモリー大学のヴィッキー・ストーヴァー・ハーツバーグ氏らの研究によると、呼吸器感染症に感染している乗客の半径1m以内(前後左右の座席)に座っている人だけが病気をうつされるリスクが高く、それ以外の座席の乗客に感染する可能性は非常に低いとのことです。

アメリカ感染症学会のスポークスマンであるアメッシュ・アダリヤ博士は「メディアの報道では、飛行機内での感染がパンデミックの原因だと大きく報道されていますが、本当に感染症を伝播させているかの確証はありませんでした。
しかし、この研究では、すぐ近くに座っている人だけが、呼吸器感染症をうつされるリスクがあることを示しており、機内の全員に影響を及ぼさないことがわかっています。このため、安心して飛行機に乗れるはずです」と語っています。

これまで、インフルエンザウイルスなどによる機内感染のリスクは、ほとんど知られていませんでした。
そこで研究チームはインフルエンザの流行時期に3.5時間~5時間のフライトを調査のため10回行ったとのことです。
この10回のフライトの内、7回のフライトは満員で、残り3回のフライトも空席はわずかだったことが報告されています。

続きはソースで

GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20180328-respiratory-viruses-airplane-transmission/
ダウンロード


引用元: 【医学】飛行機内でインフルエンザなどに感染するリスクは低いと研究者が指摘[03/28]

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1: 2017/10/27(金) 14:18:42.33 ID:CAP_USER
小野寺孝興 生命科学研究科博士課程学生、上村匡 同教授、碓井理夫 同講師らの研究グループは、神経細胞が痛みの情報を変換し伝播するメカニズムの一端を明らかにしました。
ショウジョウバエの幼虫がもつ痛覚神経細胞(身体に傷害を与える刺激を受け取る神経細胞)を対象に研究した結果、SKチャネルという細胞膜に埋め込まれたタンパク質が神経活動の「波のうねり(発火頻度の変動回数)」を発生させるうえで重要な役割を果たしていることが分かりました。
従来のシンプルな変換メカニズムとは異なる仕組みを明らかにする成果です。

 本研究成果は、2017年10月16日に英国の学術誌「eLife」に掲載されました。

概要

 動物は環境から多くの感覚刺激を受け取りながら、それらに適切に応じることで生活しています。
特に、体を傷つける「痛みの刺激」への応答は動物の生存を大きく左右します。
これまで、感覚情報の担い手は、それを受け取る神経細胞の活動の「波の高さ」によるのが鉄則と考えられてきました。
一方、本研究グループは以前に、モデル動物であるショウジョウバエ幼虫の痛覚神経細胞において、
神経活動の「波のうねり」が高温の感覚情報の担い手になり得ることを見出していました。
しかし、その波のうねりのタイミングや回数がどのように制御されているかは不明でした。

 今回の研究では、まず波がいったん急激に下がる瞬間に先立って、樹状突起において細胞内のカルシウムレベルが上昇することを発見しました。
次に、多数の候補の中からSKチャネルと呼ばれるイオンチャネルが、このカルシウム上昇を引き金として、2つの波の間の「くぼみ」を生み出すことを発見しました。
このSKチャネルの発現を抑制すると、波のくぼみの生成が弱くなり、結果的には小さなうねりが多くできてしまうことがわかりました。
また、この動物個体は、多くなった波のうねりに応じるように、高温の刺激から逃れる行動が鋭敏化しました。

続きはソースで

京都大学
http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2017/171016_1.html
images (2)


引用元: 【京都大学】神経活動の「波のうねり」が痛みの情報を担うしくみを解明

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1: 2017/10/03(火) 21:17:02.19 ID:CAP_USER
ノーベル物理学賞、米国の研究者3人に 重力波の研究で
2017年10月3日 20:23 発信地:ストックホルム/スウェーデン

【10月3日 AFP】(更新、写真追加)スウェーデン王立科学アカデミー(Royal Swedish Academy of Sciences)は3日、2017年のノーベル物理学賞(Nobel Prize in Physics)を米国の研究者ライナー・ウェイス(Rainer Weiss)、バリー・バリッシュ(Barry Barish)、キップ・ソーン(Kip Thorne)の3氏に授与すると発表した。授賞理由は重力波の研究。
 
続きはソースで

(c)AFP

▽引用元:AFPBBNews 2017年10月3日 20:23
http://www.afpbb.com/articles/-/3145362

ダウンロード (2)


引用元: 【2017ノーベル賞】物理学賞、米国の研究者3人に 重力波の研究で

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