理系にゅーす

理系に関する情報を発信! 理系とあるものの文系理系関係なく気になったものを紹介します!

スポンサーリンク

曲線

    このエントリーをはてなブックマークに追加 mixiチェック
1: 2016/01/24(日) 00:49:25.03 ID:CAP_USER*.net
毎日新聞 1月23日(土)10時32分配信

ダウンロード


 ◇筑波大や東工大などの研究チームまとめる

 クロール(自由形)で泳ぐ時の腕のかき方は、50~100メートルの短距離なら直線的な「I字」が、中長距離なら曲線的な「S字」が有利との分析結果を、筑波大や東京工業大などの研究チームがまとめた。
水をかく際に生じる渦の違いが、二つの泳法に推進力の差をもたらしているという。

 水に入れた手を、胸とおなかの下を通すようにかく「S字ストローク」と、体の軸と平行に後ろへ真っすぐかく「I字ストローク」。
クロールでどちらが速く効率的に泳げるのか、長年、競泳選手や市民スイマーの間で論争が続いてきた。

 最適な泳法を確かめようと、高木英樹・筑波大教授と中島求・東京工業大教授ら水泳の流体力学を専門とする国内外の5人の研究者が協力。コンピューターシミュレーションやロボットを用いた水流解析など、異なる手法による分析結果を持ち寄って検証した。

 検証結果によると、少ない力で効率よく泳げるのは、肘を曲げて泳ぐS字ストローク。
おなかの下辺りで手のひらを外側に返す際に渦が一瞬発生し、大きな揚力を生むことが分かったという。

 一方、I字ストロークは揚力を生む渦ができず効率で劣るが、S字より速く泳ぐことができるという。
泳ぐ速さは水をかく頻度に比例するためで、S字の場合、肩周りの筋力の限界で1.3~1.5秒につき1回の頻度が最高。
これに対し、I字は1.0秒前後につき1回の高速でかくことができ、パワー勝負の50~100メートルの短距離で有利という。

 クロールの泳ぎ方をめぐっては、古くは肘を曲げないI字が理想とされた。
だが、1972年ミュンヘン五輪7冠のマーク・スピッツ選手(米国)の影響でS字が主流に。
2000年代に入るとI字で通算5個の五輪金メダルを獲得したイアン・ソープ選手(オーストラリア)の活躍を機にI字が復権した。

 高木教授は「S字かI字かの二者択一でなく、距離や筋力に応じてどちらかを選んだり、両方取り入れたりする泳ぎ方が良い」と話している。【阿部周一】

http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20160123-00000024-mai-soci

引用元: 【国内】クロール 速く泳ぐ腕のかき方 「I字」か「S字」か 筑波大や東工大などの研究チームがまとめる

クロール 速く泳ぐ腕のかき方 「I字」か「S字」か 筑波大や東工大などの研究チームがまとめるの続きを読む

    このエントリーをはてなブックマークに追加 mixiチェック
1: 一般人φ ★ 2014/02/16(日) 16:44:30.48 ID:???

これまで何世紀にも渡って地質学者は河川にある石は下流に進むに従ってなぜ丸く、そして小さくなるのかその謎の解明を続けてきた。しかし、これまで地質学者の間では、この理由をはっきりとは解明できずにいた。

普通に考えると石は下流に流されるに従って摩耗されていくことで丸く、そして小さくなると思うだろう。
しかし、そうではなく初めから小さな石だから下流にまで流されてきたという可能性もあるのだ。では一体、本当のところ、なぜ、河川にある石は下流に進むに従って丸く、そして小さくなるとのだろうか?

University of Pennsylvaniaの Douglas Jerolmackは、Budapest University of Technology and Economicsの数学者の協力を得ることでこの難問に挑戦した。その結果、研究チームのモデルは多くの地質学者の考えとは対照的に、石が摩耗されることがこのパターンを形成する主要な要因となっているはいるものの、他にも2つのプロセスが生じることがこのパターンを形成させることを発見した。どういうことかというと、最初の段階として摩耗が生じることで石は丸くなる。
しかし、同時に摩耗によって石が小さくなるためには、石は初めから滑らか(smooth)である必要があることを見つけたのである。

「この回答はこうした地質学上の難問の答えとしては、単純であり、また明確なものとなるでしょう」
とJerolmack は述べる。

このモデルは、河川を石が旅をすることによって摩耗と浸食が生じる過程を説明してくれるだけでなく、また、河川がいつから存在しているのかといった地質学的歴史を解明するための手がかりを提供するものとなるだろう。

最近、火星探査ローバーは火星で河川の流れによって生じたものと見られる丸い石を発見した。このモデルはまた、こうした火星で発見された丸い石から火星にかつてあった河川の形成起源を解明することもできるかもしれない。

そして研究チームはこの研究成果をPLOS ONEを通じて発表した。

地質学におけるこれまでの定説では、河川で生じる丸い石の形成原因は摩耗にあるとは考えていなかった。
地質学者はこれまで、この謎の解明のために多くの実験を行ってきたが、実験の結果、石が摩耗するプロセスは非常にゆっくりとしか進まないため、摩耗ではこの現象は説明することはできないと考えていたのである。そのため、地質学では、この現象の原因は、初めから小さな石が選択的に下流にまで運ばれることにあると考えていた。
この理論に基づくと、上流にある丸くて小さな石ほど、下流まで容易に流されていくことができるということになる。

Budapest Universityは地質学者がとってきたこれまでのアプローチとは異なり、この問題を地質学的問題としては数学的問題として解くことを考えた。研究チームは、石のとがっている部分を数学的にモデル化することで、それらが下流に流されていくことでどれだけ摩耗が生じて丸くなっていくかを方程式化して解いたのである。

この摩耗方程式により石は、高いカーブ曲線を描いている部分は早く摩耗するが、直線に近い部分やマイナスのカーブ曲線の箇所に関しては摩耗は全く生じないことが判った。

この小石の摩耗方程式は、与えられて空間の中で熱がどのように拡散するかを解くための方程式と類似したものであり、両方の方程式は共に、拡散を扱っている点において同じものとなる、と研究チームは述べている。

今、あなたが、河原で丸い小石を拾ったとしよう。研究チームによるこの摩耗方程式を使うことにより、その石がこれまでにどれだけの距離をそしてどれだけの時間をかけて流れてきたかを割り出すことができるようになるのである。

77ba0e56.jpg

▽記事引用元 SciecenNewsline(February 12, 2014.)
http://jp.sciencenewsline.com/articles/2014021223440024.html

▽ペンシルベニア大学プレスリリース
http://www.upenn.edu/pennnews/news/penn-geophysicist-teams-mathematicians-describe-how-river-rocks-round

▽PLOS ONE
「How River Rocks Round: Resolving the Shape-Size Paradox 」
http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0088657



河川の石はなぜ丸いのか? 数学者が地質学における長年の謎の解明に成功/米研究の続きを読む
スポンサーリンク

このページのトップヘ