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数学者「河川の石はなぜ丸いと思う? それはね・・・」

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。

 

▽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



5:名無しのひみつ:2014/02/16(日) 16:52:54.42 ID:DbGodQDW

え、小学生でも知ってることじゃなかったの?


8:名無しのひみつ:2014/02/16(日) 16:55:38.76 ID:aWTZd5LY

>>5
って言うか小学校でそう習うよなw


11:名無しのひみつ:2014/02/16(日) 16:57:02.96 ID:ZWEVWooD

まーた嘘をw

アライグマが洗うから丸くなるのです


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【科学】働かないアリは長生きする つまり・・・

1: ◆CHURa/Os2M @ちゅら猫ρ ★:2013/09/18(水) 15:28:05.74 ID:???0

★働かないアリは長生き 琉大・辻教授ら研究チーム発見
2013年9月18日
 
 琉球大学農学部の辻和希(本名・辻瑞樹)教授と日本学術振興会の土畑重人
特別研究員の研究チームはこのほど、働きアリよりも、働きアリの労働にただ乗りする、
働かないアリの生存率の方が高いことを突き止めた。個々が社会の目標より自分の目標を
優先してしまうことで社会をつくることができなくなるという、人間社会でもみられる
「公共財ジレンマ」の実例を、人間と微生物以外で初めて発見した。研究成果は「米国科学
アカデミー紀要(PNAS)」(オンライン版)に掲載される。

研究チームがアミメアリを使い実験したところ、労働せずに産卵ばかり行うアリが交じって
いることを発見し、それらは働きアリとは遺伝的に異なる系統に属することを確認した。
働かないアリは、働きアリによる助け合いの利益にただ乗りしている。

 研究によると、働きアリは働かないアリの分まで巣の外に出て労働するため「過労死」し、
生存率が下がる。働かないアリは働きアリよりも多く子どもを産むが、その子どもは親と
同様に働かない。だが、働かないアリのみの社会では、子孫を残すことはできないという。(抜粋)

 

http://ryukyushimpo.jp/news/storyid-212621-storytopic-1.html



2:名無しさん@13周年:2013/09/18(水) 15:28:35.69 ID:0m6j4dK60

おまいら大勝利ww


8:名無しさん@13周年:2013/09/18(水) 15:29:03.15 ID:bDE09xdP0

オレは長生きする


3:名無しさん@13周年:2013/09/18(水) 15:28:37.90 ID:NRtu2OJe0

やりぃ


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イリノイ大「一秒で充電できる電池作ったンゴwwwwwwwwwwww」

1:科学ニュース+板記者募集中!依頼35-7@pureφ ★:2013/04/23(火) 10:58:57.63 ID:???

「1秒で充電できるクレジットカード大の携帯電話も可能」大容量・高出力の新型マイクロ電池、イリノイ大が開発

イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の研究チームが、新構造の高性能リチウムイオンマイクロ電池を開発した。スーパーキャパシタと同等以上の高出力を実現でき、無線通信分野への新規応用や電子デバイス小型化などが可能になるとしている。2013年4月16日付けの Nature Communications に論文が掲載されている。



図1 三次元のマイクロ電極間をリチウムイオンが移動するイメージ (Credit: Beckman Institute for Advanced
Science and Technology)

論文によると、今回開発されたリチウムイオンマイクロ電池の出力密度は最大7.4mW cm-2 μm-1 であり、最高性能のスーパーキャパシタと同等以上の高出力となっている。既存のマイクロ電池と比較すると、2000倍程度の高出力であるといえる。

このように電池を高出力化することで、無線信号の届く距離を30倍に延ばしたり、デバイスを1/30に小型化したりできると考えられる。充電時間も1000倍高速化できるので、1秒足らずで充電できるクレジットカードサイズの携帯電話などが実現する可能性がある。

リチウムイオン電池は高容量を実現できるが(高エネルギー密度)、一度に大量のエネルギーを出し入れできないため(低出力密度)、充電に時間がかかるという弱点がある。研究チームは今回、マイクロ電池内部の微細な三次元構造を最適化することにより、通常トレードオフの関係にあると考えられているエネルギー密度と出力密度を同時に高めることに成功したという。



5:名無しのひみつ:2013/04/23(火) 11:15:06.66 ID:waz+ncw8

これは革命になるかも


6:名無しのひみつ:2013/04/23(火) 11:18:12.54 ID:lzcjasAA

はよ実用化せーや


7:名無しのひみつ:2013/04/23(火) 11:19:21.35 ID:FB2E8V4W

巨大な倉庫の写真かと思った


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人が目的地へと急ぐとき、ずっと走るのではなく、走る→歩く→走る→歩くなのは、人類の本能であることが判明

1:BaaaaaaaaQφ ★:2013/02/19(火) 15:16:59.24 ID:???0

 1時間に1本しかない急行に乗るためバス停へ向かう。あるいは、友人と待ち合わせたレストランや予約した病院へ行く。距離は数百メートルほどだが、遅れそうで焦っている・・・。
そんなとき、たいていの人は走り始めるだろう。しかし、しばらくすると立ち止まり、少し歩いてから、また走り始めた経験はないだろうか。

ここで疑問が浮かぶ。全部走った方が効率的では? 最新の研究によると、そうとも限らないようだ。

 アメリカ、オハイオ州立大学の機械工学者マノジュ・スリニバサン(Manoj Srinivasan)氏は、「人は目的地に向かうとき、無意識に歩行と走行を組み合わせている」という仮説を検証した。「エネルギー消費を最小限に抑える方法で移動しているのではないかと考えた」と同氏は話す。

 スリニバサン氏は36人の被験者に、フットボール場の長辺よりやや長い120メートルの距離を進むよう依頼。ゴールまでの期限を設定し、ストップウォッチを渡した。すると、時間に余裕がない人は走り、2分ある人は歩いた。期限が中間の人は、歩行と走行を切り替えながら進んだという。

 スリニバサン氏は実験結果から、「人は移動しながら、目的地までの距離に対する自分の感覚に基づいて、歩行と走行をうまく調節している。あらかじめ決めておくのではない」という結論を導き出した。

◆“トワイライトゾーン”に最良のテクニック

「歩行と走行の組み合わせは、中程度の時間がある場合に適している。すぐに到着する必要はないが、時間が無限にあるわけでもない。この時間帯を“トワイライトゾーン”と名付けた」と同氏は説明する。


2:BaaaaaaaaQφ ★:2013/02/19(火) 15:17:10.96 ID:???0

この“モード切り替え”能力は、古代の人類に役立ったはずだ。「基本的には進化論上のテーマだ」とスリニバサン氏は話す。「先史時代の人類は食料を探すとき、エネルギーを温存しながら移動する必要があった。獲物がなかなか見つからず疲れた場合でも、捕食動物から逃げられるように」。

 ただし今回の研究では、調節の詳しいメカニズムについては解明されていない。

◆市民ランナーは適度に休息を

 歩行と走行の併用は市民ランナーによく見られる手法だ。ときどき走るのを止めて少し歩き、またジョギングのペースを再開すれば、42.195キロの苦痛はいくらか軽減されるだろう。「全体的なエネルギーを節約し、休みを取ることもできる」とスリニバサン氏は語る。

 今回の研究からいくつかのヒントが得られそうだ。まず、ランナーは無理しすぎないこと。歩行と走行を組み合わせれば、消費エネルギーを最小限に抑えられる。

 また、親子で散歩中に、子どもがしだいに遅れ、走って追いつくという動作を繰り返した場合、それは親を困らせようとしているわけではない。歩行と走行を切り替える人類の本能の現れと見るべきだ。

 さらに、義肢製作への活用も期待できる。「人はエネルギー消費を最小限に抑える方法で自然に移動している」という知識は、より自然な感覚でエネルギーを節約できる義肢の開発に役立つだろう。

 さて、歩行と走行の理論を打ち立てたマノジュ・スリニバサン氏自身は、どこかに急ぐときに意識的に走行と歩行を切り換えているのだろうか? 「正直に言うと、違うんだ。どこかへ向かうときには、身体にまかせている」。しかし大急ぎのときには、猛然とダッシュするそうだ。



http://www.nationalgeographic.co.jp/news/news_article.php?file_id=20130218003&expand



6:名無しさん@13周年:2013/02/19(火) 15:19:30.71 ID:umQ+7mLr0

ずっと走ったら疲れる


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もしも地球が立方体だったら重力や気象、環境はどうなるの?

1:チリ人φ ★:2013/02/03(日) 16:16:10.49 ID:???

「もしも地球が立方体だったら、重力や気象、環境はどうなる?」。

子どもたちに科学への関心を持ってもらおうと、公益財団法人「日本科学協会」(東京都)が、地球が立方体になった様子を全編コンピューターグラフィックスで描いた小中学生向けの短編映像を作成した。

気象学が専門の木村龍治・東京大名誉教授ら8人の専門家が監修。宇宙船が木星から帰還する途中、突如として地球が一辺1万キロの立方体に姿を変えてしまうというストーリーに仕立てた。四角い地球では、大気や海水が、重力の影響で各面の中央部に凸レンズのように盛り上がって集まる。地上には、月のような真空の場所や、金星のような高温高圧の環境が混在した。人類が生存できるかどうかは続編で明らかになる。

木村名誉教授は「現実にはあり得ない世界を科学的に空想することで、球体だからこそ豊かな地球ができていることが分かった。教材を見て、地球環境に対する理解を深めてほしい」と話している。

http://photo.sankei.jp.msn.com/kodawari/data/2013/02/02cube/

面の中心に大気や海が集まった立方体の地球(左)のコンピューターグラフィック映像



凸レンズ状に盛り上がった立方体地球の海の映像




2:名無しのひみつ:2013/02/03(日) 16:18:58.29 ID:0IDaLh+m

小説が書けそう


7:名無しのひみつ:2013/02/03(日) 16:22:03.79 ID:kpo94ZOb

尖ったっところが、すんごいことになる


8:名無しのひみつ:2013/02/03(日) 16:22:48.31 ID:r5s7IxNI

この海で釣りしたら楽しそうだな


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