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研究を楽しく「追体験」! 真っ白のキャンバスに虹色の未来を描く方法、教えます。



[3337]

【自由研究】ジャストインアップデイツ(9)

研究 建物 数学 自由研究 音場 DSP 電磁石 フィルタ 重心


学研キッズネット「この自由研究をやってみたいと思ったら、ボタンをクリック!」を読み解く【理科・小学5〜6年生】


 自由研究っぽい検索問合せ(クエリ)によってこのフォーラムをご覧のみなさま、ありがとうございます。たいていの情報はたいていのサイトに既にありましょうが、それでは足りないというニッチなかたとお見受けいたします。

・「学研 自由研究 なんでもスピーカー 失敗」
・「グラハムベル 自由研究」
・「たこひご ピンポン玉 工作」(原文ママ)
・「ファラデーモーター 作り方 自由研究」
・「工作 滑車プーリーは何についているか」

 こう、入力や表示の環境の都合上(!)うっかり「たこひご!」と、それでも検索できちゃったよ、まあいいか、ということですね、わかります。検索エンジンの実装上(!)「たこ糸」と「竹ひご」を検索したのと同じ結果になりましょう。

・学研キッズネット「なんでもスピーカー」
 https://kids.gakken.co.jp/jiyuu/idea_db/871.html

 > ※この科学実験は、8月31日までの公開です。

 学研キッズネットさん「なんでもスピーカー」のページを読んでも解決できない「失敗」としましては、▼買ってきたイヤホンのコードが1本(2本に分かれておらず、芯線の周りをメッシュ状のGNDが包んでいる同軸のソレ)でした、▼巻きかたが緩いか、コードの被覆の厚みがありすぎて、うまくコイルになりませんでした、▼磁石が弱かったりサイズや形状が極端に違うのでダメでした、など考えられそうです。本当でしょうか。

・「極細同軸」のイメージです
 http://oyaide.com/catalog/products/rfmf50161.html
 http://dcb3c1dqt8tif.cloudfront.net/catalog/media/catalog/product/cache/1/thumbnail/9df78eab33525d08d6e5fb8d27136e95/r/f/rfmf_50101_awg36_002_800.jpg

 モノラルイヤホンなどというアレなものが、わざわざ同軸ですと!? …と思いましたが、しなやかで丈夫だといって、あるいはステレオのイヤホンと製造工程を共通化だっ、などと想像しつつ。

※わたし的には、コイルは2度と巻きたくないと思いました=当時。

・科学技術館「5D メカ」
 http://www.jsf.or.jp/exhibit/floor/5/5d/

 > あなたは、時計を分解して見たことがありますか?(略)身の回りにある機器は、機械要素の組み合わせからできていることを発見するとともに、新しい機械を創造する意欲がわいてきます。

 > 君にも運べる(てこ・車輪・滑車・斜面・ねじ)
 > 歯車には、動力の伝達のほかに、回転数を調整する働きがあります。
 > ラック・ピニオン機構の仕組みと構造
 > タイミングプーリー、タイミングベルトなど
 > X・Y軸移動装置

 ぬおーX-Yプロッタっ! ここにペンを挟んで動かせば大きな紙に機械が図面を引いてくれるのだよスタビンズ君。

 機械(分野)に興味を持ったとあらば、一種『機械のフルコース!』だといって喜ばれましょう。建物の外観などは古くて魅力に欠けるかもしれませんが、機械に関する展示内容はばっちりだとお見受けします。

・(参考)YouTube ペンプロッタ(科学技術館とは無関係です)
 https://www.youtube.com/watch?v=IRuPDEa9jg0




・東京電機大学「暮らしを支える先端機械」のイメージです
 http://web.dendai.ac.jp/department/kougaku/ef.html
 http://web.dendai.ac.jp/albums/abm00009942.jpg


☆学研キッズネット「この自由研究をやってみたいと思ったら、ボタンをクリック!」を読み解く【理科・小学5〜6年生】


 昨年は社会科の「やってみたい」(暫定値)を見ました([3094])ので、今年は理科(科学実験=54つ!=理科らしい理科という意味で小学5〜6年生向けの内容に限ります)について見てみようと思いました。(2016年8月20日の数字です。)

・【暫定1位】「グラハム・ベルにちょうせん!」:203
・【暫定2位】「くるくる静電気モーター」:194
・【暫定7位】「なんでもスピーカー」:146
・【暫定4位】「ふしぎな太陽風車」:179
・【暫定10位】「ガリレオ温度計」:98
・「塩は紙おむつよりも強い!?」:37
・【暫定3位】「海の水からきれいな塩を作ろう」:185
・「輪ゴムエンジン」:58
・【暫定6位】「色変わり冷やし中華」:151
・【暫定5位】「静電気モーター」:157

・「電子ブロックmini」:20
・「飛ぶ原理を考えよう」:16
・「エンジンのしくみを体験しよう」:9
・「「音」の原理を調べよう」:5
・「二足歩行ロボットにしくみをさぐろう」:7
・「ゆうれいモーター」:17
・「ホバーどんぶり」:3
・「水玉けんび鏡」:62
・「1900年代のゼンマイ式蓄音機を再現しよう」:11
・「鳥や虫のように飛ぶ飛行機で実験しよう」:14

・「自然の力で動く生命体を作ろう」:18
・「AKARI折り紙で発光ダイオードの研究をしよう」:15
・「手作りギターで音を作ろう」:28
・「デジタルの原理を知ろう」:6
・「「音」の原理を調べよう」:28
・「アンプのしくみを調べよう」:5
・「目指せ!サウンド・デザイナー」:4
・「コンピュータの動作原理や仕組みを知ろう」:13
・「光通信を調べてみよう」:6
・【暫定9位】「静電気ふりこ」:106

・「いろいろな「エンジン」について調べよう」:6
・「果物や活性炭で電池を作ろう」:17
・「リモコン電球」:54
・「ブーメランを飛ばそう」:16
・「パラシュートの落ち方調べ」:14
・「水を通すとどう見える?」:31
・「光をまぜてみよう」:18
・「かんたんモーターを作ろう」:18
・「木炭を作る」:16
・「重心を見つける」:6

・「空気の力調べ」:12
・【暫定8位】「卵のからをとかそう」:134
・「カーネーションに色をつけよう」:45
・「紙のおりかたと強さ調べ」:40
・「よごれた水をきれいにする」:89
・「音でもようを作る」:24
・「しんと電磁石の強さ調べ」:11
・「酸性とアルカリ性調べ」:86
・「ゴムヘリコプター」:47
・「ペットボトルでホバークラフト」:20

・「クロマトグラフィーでインクの色分け実験」:14
・「コップの中に雪を降らせよう」:76
・「コイン選別機」:83
・「自分の部屋をプラネタリウムにしてみよう」:36

※わあぃAKARI折り紙で発光ダイオードの研究! ***AKARI折り紙で発光ダイオードの研究***。…などと(略)。

・学研キッズネット「AKARI折り紙」のイメージです
 https://kids.gakken.co.jp/jiyuu/detail_img/732.jpg

 「色変わり冷やし中華」って、4年生くらいの単元ではなかったでしたっけ。「グラハム・ベルにちょうせん!」は、一番上にあるから「やってみたい!(これでいいや! 1つしか見ないで、これでいいや!!)」…げっ、げふんですっ。「塩は紙おむつよりも強い!?」を(理科として)おもしろいと思えるには、高機能な高分子化合物に興味を持ったり、いかにも日経やWBSなどで特集されそうな開発ストーリーのほうなど見聞きしてから、つまり、だいぶ大人にならないと興味が持てないテーマかなぁ、と思えてきそうでした。本当でしょうか。

・学研キッズネット「塩は紙おむつよりも強い!?」
 https://kids.gakken.co.jp/jiyuu/idea_db/718.html

 > 紙おむつやコップ、塩などは、使ってよいものか、おうちの人に確認しましょう。
 > 高分子吸収体が飛び散らないように気をつけよう。
 > 実験のあとは、手や道具をきれいにあらい、しっかりあとかたづけをしよう。
 > 残った高分子吸収体は、きちんと処分すること。

 「水玉けんび鏡」が62もの「やってみたい!」というのは、こう、学校で触れる時間が短いという不満のあらわれかなぁ、とも想像してみます。

 そして、ぜんぶ見る前に目に留まったのは「音でもようを作る」で、おお、全体の中でも「ふつー!」に「やってみたい!」を「獲とく!」しているじゃないですか。物理としての周波数(振動数)や共鳴(共振)、その他の数学など「先取り」しながらまとめれば入賞だっ。(いえいえいえ、賞がめあてだなんて、とんでもない。しかし、本当に興味を持ったなら、『おかしな制約・たられば』[3099]は設けず、とことん究めてほしいですよね、の意。)

・小野測器「減衰をあらわす係数の意味と求め方2」
 https://www.onosokki.co.jp/HP-WK/c_support/newreport/dampingfactor/dampingfactor_2.htm
 https://www.onosokki.co.jp/HP-WK/c_support/newreport/dampingfactor/images/fig_5.png

 > 図5 自由振動の応答

・個人のページ「ピアノよもやま話」より「打楽器としてのピアノ」
 http://www.yo.rim.or.jp/~mitsuyu/syrinx/syrinx24/syr24-6.htm
 http://www.yo.rim.or.jp/~mitsuyu/syrinx/syrinx24/fig1.jpg

・朝日新聞GLOBE「素数の核心へ」
 http://globe.asahi.com/feature/100201/04_3.html

 『素数進数のようなもの!(仮)』については[3197]をば。

・「立体音響技術(音像定位技術)」
 http://www.ari-web.com/service/kw/sound/surround.htm
 http://www.ari-web.com/sound/control/3D.htm

・「高速H∞フィルタ(FHF)」
 http://www.ari-web.com/sound/control/fhf.htm

・(参考)「高速H∞フィルタの実時間処理に関する研究」(2005年)
 https://www.jstage.jst.go.jp/article/tsjc/2005/0/2005_0_222/_article/-char/ja/
 https://www.jstage.jst.go.jp/article/tsjc/2005/0/2005_0_222/_pdf

・(参考)「J-高速H∞フィルタの追跡能力の評価」(2007年)
 http://www.topic.ad.jp/sice/papers/235/235-3.html
 http://www.topic.ad.jp/sice/papers/235/235-3.pdf

・「音場解析・シミュレーション・信号処理」
 http://www.ari-web.com/sound/control/simulation.htm

 > 各反射音の到来方向、時刻、強さが求まれば、到来方向は再生スピーカへの分配、時刻は遅延、強さはレベルとして DSPによる信号処理によって音場を合成することが可能となります。
 > 再生スピーカのレイアウトや音場のシミュレーション方法(代替手段)、合成の具体的な信号処理方法などは、AVメーカー各社のノウハウとなっています。

 つまり、中身は秘密だということです。「合成の具体的な信号処理方法」といって、その最も基本となる、モノラル信号を平面に向かって垂直にぶつける(と、その平面上=耳の鼓膜=で「もよう」になる)、というところでは、「音でもようを作る」のイメージそのままだと早合点してみてもいいのではないでしょうか。本当でしょうか。

 マルチチャンネルのサラウンドでは、ちょうどリスニングポイントに到達したところで複数のスピーカーからの「むにゃーっとしたしんごー」(単独で聞いても「サー」とか「ザー」しかいっていないのでは?)が混ざって、おお、なんということでしょう! 目の前でスペースシャトルがっ、打ち上げ花火がっ…。そうなるように「逆算的に必要!」な信号を、一種「逆向き!」につくってですね(略)。

※あくまで簡便な曲解のための早合点であります。うのみになさらぬよう。

 もっとも、小学校の理科や、その予習や復習を兼ねての自由研究では、そもそも、「自分の耳で聴こえる音」と「空間上で起きている「音が伝わる」という現象」を、分けてとらえようというところが肝心ですね、わかります!


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(約5000字)

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