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お知らせ
研究室紹介ビラ
2017年度オープンキャンパス(7/29土)リーフレット
理工学部オープンキャンパス2017(大学院進学説明会), 2012, 2011

オープンキャンパス2017/7/29(土)用メモ


2015年度秋季オープンキャンパス


2008年度用ビラ: 橋のいろいろ / 折り紙工学
2008年度用ポスター: 橋のいろいろ / 折り紙工学
近藤さんのプログラムによる蛇腹折り
近藤さんのプログラムによる回転螺旋折り
近藤さんのプログラムによる反転螺旋折り
近藤さんのプログラムによるダイヤカット円筒
ミウラ折り(5*3)
伸縮できる6角柱型蛇腹円筒(折り紙用折り線図)
切り折り紙飛行機
かまくらの作り方

2017年度のオープンキャンパスは、 7/29(土)に行われます2017年度オープンキャンパスリーフレット )。 土木環境工学コース 構造研(通称)では、 オンサイト木橋の模型展示、 積み木アーチ、虹橋をつくろう 15個の振り子をいっせいにゆらす実験の 実演、 折り紙工学を利用した ダイヤカット缶みたいな構造の解析例3Dプリンターで造形した模型の展示、 3Dプリンタの実演?などなどを予定しています。 中学生でも小学生でも来た人は歓迎します (おもしろいかどうかはわかりませんが)。 2012/7/28と 2011/8/7のオープンキャンパスの様子は、 高大接続テキスト作成のための物理でも実験にも 紹介されています。

2017年度オープンキャンパス(7/29(土))










以下は2016年度の情報です。

2016年度オープンキャンパス(7/30(土))
2015年度オープンキャンパス(8/1(土))
2014年度オープンキャンパス(8/2(土))

以下は2007年度の情報: 秋田大学の 大学祭 [秋大祭] (2007/10/20土-2007/10/21日) の初日 (07/10/20土10:00-16:00)に 工学資源学部オープンキャンパス が催されます。 (できれば、土木環境工学科の一連の 展示を見学して、最後に基礎研の以下の展示にお寄りください)。
 尚、以下の内容を簡単に説明した(当日配布用?) ビラ案はbira.pdf07年度写真06年度写真

2007年度オープンキャンパスは、 スパゲッティー橋の 強度コンテストを行う予定。 具体的には、 創造工房実習の3年生5人と 卒業研究 の4年生(とM1)5人とで一人一橋ずつスパゲッティー橋を作成し、 11:00, 12:00, 13:00, 14:00, 15:00 の5回に分けてに、3年生の1橋と4年(とM1)の1橋とを 対戦させる形式で破壊試験を行い、 崩壊荷重/自重を競う。

いろんな橋

桁橋、トラス、アーチ、 吊橋の構造的特徴を、 橋の模型(おもちゃ)で実演しながら、(組み立てたりして)遊んでもらう。 やや専門的な話や内輪の話はこの大きさの小さい字で書いてある。

目次

桁橋(プレートガーダー) , スパン:20〜150m
トラス ,スパン:40〜500m
アーチ ,スパン:50〜500m
つり橋(は逆さアーチ?) , スパン:300〜1900m
ブリッジコンテスト
ねんど橋 長さ比べ (勝った人には ペーパークラフトをあげます!)

桁橋(プレートガーダー)

スパン:20〜150m

けた橋 うすい板を横にして橋をわたすと曲がりやすいけど、 たてると曲がりにくくなる。

ちなみに、 加古 里子(かこ さとし) の 『 よわいかみ つよいかたち 』(童心社) は、 こういった話をわかりやすく解説しているお薦めの絵本である。 加古さんは、科学や技術をわかりやすく紹介する絵本を大量に描いており、 土木技術の歴史や発展について描いた絵本もある。

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トラス

スパン:40〜500m

トラス 曲げられることに弱い材料でも (この演出にはスパゲッティーとかがいいかな)、 棒状にして(適切な形の)骨組みにしてやると 曲げられる力があまり作用しなくなる。 主に圧縮される力が作用している棒と、引っ張られる力が作用している棒とがある (圧縮材と引張材を色分け)。 学生さんが構造力学でやるトラスは、節点がヒンジになってるよね。 両端がヒンジの棒は、曲げやせん断力を伝達できないから軸力(圧縮か引張り) しか作用しない(これは、アクリルの棒をボルトのヒンジで連結した 私の模型で実演できる)。 両端ヒンジの棒で四角形を作ったらヒンジが回転してぴっしゃんこに つぶれてしまうけど三角形を作ればつぶれない。この三角形どうしを 連結して梁を作れば、梁全体で曲げに抵抗できる (でも、一本一本の両端ヒンジの棒には軸力しか作用していない)。 さて、実際のトラス橋の節点はボルトでしっかりと剛結されている。 でも、一本一本の棒に作用する曲げの影響は小さいので、 ヒンジと見なして計算した理論値と割と合うのだ。

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アーチ

スパン:50〜500m

疑似アーチ アーチ状の構造物が作られ始める初期の形式としては、 紀元前3500年頃のメソポタミアとかの古代文明のレンガの建物で、 レンガを少しずつずらして積み上げたような (あるいは、ふつうに積み上げてからくりぬいたのかも知れないが) コルベルアーチというのがある。 が、これは力学的には「アーチ」にはなっておらず、 疑似(ぎじ)アーチと呼ばれる(つまり「アーチもどき」ということ)。 自重を利用した片持ち梁が、両側からくっついているようなもので、 建物の屋根とかに使われていたようだけど、あまり重いものを支えることは できない。




アーチ  最初に力学的なアーチが登場するのは、紀元前600年代頃から。 ローマ帝国の植民地だったヨーロッパ各地に、石でできたアーチの水道橋が 残っている。フランスのガール水道橋とかが有名。 石とかをアーチ状に積むことで、 主に圧縮によって重さを支えるようにすることができる。 石とかの材料は、曲げられたり引っ張られたりする力に対しては あまり強くないけど、圧縮される力に対しては強いので、 石はアーチにすると有利。
ローマの水道橋とかは円アーチだけど、 円というのは、円の中心方向へ等分布荷重が作用している場合に、 アーチ軸方向(円周方向)の圧縮力だけでつりあう形。 実は、任意の荷重が作用している時に、 それに圧縮力だけで抵抗するようなアーチ形状というのは、 作ることができる。 「圧縮だけでつりあう」というのは、ちょっと直感的に 想像できないが、「引張だけでつりあう」だったら割と直感的に 想像できる。という訳で、次の「つり橋」のとこで説明する。

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つり橋(は逆さアーチ?)

スパン:300〜1900m

つり橋 つり橋というのは、長い橋げたをケーブルでつりあげてる橋。 ひもやケーブルというのは、引っ張られるとピーンとのびて (それ以上のびないように)力に抵抗するが、 圧縮されたり曲げられたりしても、ぐにゃぐにゃと曲がって力に抵抗しない。 つまり、ひもやケーブルには張力しか作用しないのだ。






ひも さて、今、ひもの両端を固定して、ひもの適当なところに、 重りをいくつかぶらさげてみる。 そうすると、ひもは折れ線になってつりあう。 このとき、(ひもには張力しか作用していないので) ひもは、重りを張力だけで支えていることになる。







逆さひも ということは、この折れ線の形をそのまま逆さにしてアーチにしてやれば、 そのアーチは、これらの重りを圧縮力だけで 支えるアーチの形ということになる (任意の外力と圧縮力だけでつりあう折れ線の形は、 連力図を用いて作図することができる)。 ちなみに、鉛直方向の等分布荷重を圧縮/引張のみで支えるアーチ形状は 放物線になる。






ヒンジ ここから先の話は特に興味を持ったお客さん用: もちろん、ひもは圧縮力には抵抗しないので、 折れ線アーチに圧縮力だけが作用してつりあっていることを 目に見えやすくなるように、折れ線の節のところが回転するアクリルの棒で 折れ線アーチを作ってみる。 両端がこのように回転する棒には曲がる力がかからないので、 棒には張力か圧縮力しかかからない。 しかし実際問題として、三角アーチ(せめて台形アーチ)ぐらいならこのやり方で、 自立させることができるが、それ以上の折れ線アーチは、 高い精度でアーチの折れ線が再現されなければまず、自立しない。 パチンコ玉アーチについては後述。





逆さヒンジ











懸垂曲線 さて、ひもの両端を固定して、ひもをだらーんとたらすと、 ひもは、自分自身の重さ(自重)を引張の力だけで支える形になる。 この形を懸垂(けんすい)曲線とかカテナリー曲線と言う。 この懸垂曲線を逆さにすれば、自分自身の重さを圧縮力だけで支える アーチの形ができる。例えば、 パチンコ玉みたいな表面がつるつるした球を、 カテナリーの形のアーチに積み上げることができれば、 理論的には、そのアーチはつりあって自立する (これを実演できる模型とかが作れればいいんだろうけど、 実際問題として、なかなか難しい。 アクリルのケースの中で、カテナリーアーチのガイドに沿って球を並べてから、 ガイドを外してもアーチが自立するみたいな模型って、難しいだろうな。 球じゃなくて円柱の輪切りとかの方が実現しやすいかな)。 といういようなわけで、実は、アーチとつり橋というのは、 上下逆さまにしたような関係にあると言える。 08/11/10追記 とはいえ、 実際のアーチ橋は、荷重を圧縮力だけで支えようとするものではなくて、 曲げられる力も作用しているし、 というか、車が橋を通過したりして荷重の状態が変わったら、 同じ形のアーチで圧縮だけで支えるというのは無理だ。 その点、つり橋のケーブルは、荷重の状態が変わっても、 引張の力だけで支えることができる。 つまり、ここで紹介したような理想的なアーチと つり橋の上下対称性の話は、現象としては面白い話だが、 実際のアーチ橋とつり橋では、 必ずしも、こうした上下対称性が成り立つ訳ではない ことを付け加えておく。 逆さ懸垂曲線








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ブリッジコンテスト

 国内外の大学・高専のチームがロボットを製作して 競技する「ロボコン」は有名だけど、 国内外の大学・高専などの内輪で スパゲッティーや紙などで橋を製作して強度を競う ブリコン(ブリッジコンテスト)も細々と行われている。 Johns Hopkins University の スパゲッティーのブリコン はなかなかレベルが高そうだ。 土木環境工学科では、学科3年生の「創造工房実習」という授業で、 なにか「ものづくり」をやらせなくてはならないので、 2003年度の後藤担当の班では ケント紙のブリコンをやってみた。 2004年度以降はスパゲッティーのブリコンを行っている。 なお、 国内各地で行われている各種のブリコンについては、 姫路飾西高校(山本班)「つまようじブリッジ」のページで紹介されている。

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ねんど橋 長さ比べ (勝った人には ペーパークラフトをあげます!) (2006頃まで)

ねんど橋  150g の油ねんどで できるだけ長い橋を作ってみよう。 橋を渡した二つの橋台どうしの距離(スパン)の長い方が勝ち。 ただし、ねんどの場合、時間がたつと (クリープで) だらーんとたれてくるので、1分間 (橋の中央部が床にくっついたり落橋したりせずに) 持ちこたえたえることが条件。 展示係に勝った人には、 ペーパークラフトをあげよう。







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ブリッジコンテスト各種

ブリコン、ものづくり関係のリンク集は こちらに移動。 以下は古いリンク集。

紙(ケント紙、ダンボール等)
創造工房実習2003年度 後藤担当ぶん (ケント紙で橋を作ってこわす)
広瀬川に架かる橋を架け替えてみよう (2003 年度のまとめ)
2001年度創造工学研修の活動と成果
広瀬川に架かる牛越橋を架け替えてみよう(01/11/27)
広瀬川に架かる牛越橋を架け替えてみよう(01/12/3)
Paper Bridge Competition 2003 (動画あり!)
段ボールの橋
ペーパーブリッジコンテスト

バルサ材
霊屋橋あるいは大橋の景観デザイン
広瀬川に架かる澱橋を架け替えてみよう
創造工学研修--広瀬川に架かる橋を架け替える

角材
橋梁モデル・コンテスト

スパゲッティー
スパゲティブリッジコンテスト
OUC'S SPAGHETTI BRIDGE BUILDING COMPETITION
Spaghetti Bridges 2001(Johns Hopkins University)

つまようじ
つまようじブリッジコンテスト

その他、ブリッジコンテスト関係
読冊日記

ペーパークラフト橋

国土交通省東北地方整備局東北技術事務所 (トラス橋、桁橋)
Canon ペーパークラフト - アーチブリッジ (石橋アーチ)
土木の日:ボール紙で作る橋コンテスト (石橋アーチ)
ペーパークラフトをつくろう! 国土交通省近畿地方整備局、明石海峡大橋、かえる橋)

ロボコン、ロボット模型

高専ロボコン
大学ロボコン
ROBO-ONE公式ページ (おお、二足歩行ロボットどうしが対戦するような時代になったのですねえ……)
ROBO-ONEアンテナ
岡山ガンダム 久米町 道の駅。 まあ、私自身はガンダムとかじゃなくて、 鉄人28号だのジャイアントロボだのマジンガーZに愛着を覚える世代?だけど、 それはともかく、 体内に入れる巨大観音像なんか作って景観を壊すぐらいだったら (まあ、どことは言わないけど)、 操縦席に入れる(あわよくば、手ぐらい動かせる)巨大ロボットでも 作れば、子供たち(や私のような大人?)は大喜びだろうななんて、 はるか10年ぐらい前に仙台に住んでたときに 思ったんだけど、 こういうものをちゃんと作ってしまう人がいるなんて素晴らしい。 いつか見に行きたいものです)
実物大スコープドッグ

その他のオープンキャンパス・創造工房実習ネタ系

液状化キット TAKEYAMA:: Blogで紹介されてた風間先生の出前授業)
創造工房実習 (機械工学科)
創造工学研修@土木工学科
創造基礎実習
創造工学研修
創造工学研修

その他いろいろ

日本学生科学賞
神領小ホームページへようこそ
科学大好き土よう塾
ガッテン書庫 (NHK「ためしてガッテン」の各回の内容を簡単にまとめてある。 テレビの健康番組は、とかく 「○○を食べると××に効く!」方式の トンデモ系の怪しげなものが多いが、 「ためしてガッテン」は割と科学的な検証実験などを行っていて (目隠し試験じゃなかったり、といったコントロールの不十分さもあるものの、 お茶の間啓蒙番組としては) それなりに信頼できる。 但し、ツボとか、漢方の効果に対しては検証態度が甘いと感じる。 あと、 血液サラサラ といった誤解を生む表現を安易に垂れ流したのも問題かと。
サイエンスZERO
サイエンス チャンネル (Real Player で番組が見れる。 教職関係者には番組のDVDを無償配布してくれるそうな!  科学技術振興機構))

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