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猫ひねり問題
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December 12, 2020
Science
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猫ひねり問題
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December 12, 2020
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Transcript
猫ひねり問題 2020/12/12 科学ファン じろー
page.1 大学での専攻:原子物理 肩書:科学ファン 名前:じろー
猫ひねり問題って何? page.2 猫が足から着地できるのは 当たり前なのでしょうか? https://doi.org/10.1038/051080a0 Marey, “Photographs of a tumbling
cat”. Nature 51 (1308) : 80–81. (1894).
page.3 それほど自明(当たり前)なことではありません
ことの発端 page.4 1860年ごろ マックスウェル、ストークスらが問題提起 マックスウェル (1831-1879) ストークス (1819-1903) ネコには何も力が働いていないのに 勝手に回転を始めている。
初期状態のネコは静止 ⇒エネルギーゼロ 落下中のネコは回転 ⇒エネルギー発生 エネルギーが自然発生? 【マックスウェルらの疑問】 エネルギー保存則(角運動量保存則)が成立していないのでは?
マックスウェルらへの反論 page.5 その他の物理学者 人間の手をキックしているからじゃね? 【ネコキック説】 人間をキックしたネコはその反力を受けて回転している 地面 人間が 地面を押す 地面が
人間を押す 地面をキックした人間はその反力を受けて前に進む ネコキック!!!
ロープで吊るされたネコ page.6 足から着地できた ネコキック説は間違い ・キックせずとも回転力を生み出す機構がネコには備わっている ・エネルギー保存則が成り立たないわけが無いのでメカニズムは不明 キックしたくてもふにゃふにゃで キックできないニャ…
猫ひねり問題の物理モデル page.7 1969年:ケインとシェアが2円柱モデルを提唱 マクスウェルらの問題提起から約100年後 Kane, Scher, “A dynamical explanation of
the falling cat phenomenon”, Int J Solids Structures 5 (7): 663-670(1969) doi:10.1016/0020-7683(69)90086-9 従来モデル 1円柱モデル 2円柱モデル
猫ひねり問題の2円柱モデル page.8 【ポイント】 ・回転の分解 ・回転の足し算 猫は回転しているようで回転していない!? 動画:ネコひねり問題 - Wikipedia
回転の表現方法 page.9 【右ねじの法則】 右手親指の向きを回転の向きとする 回転の向き 回転の向き 回転の向き 皆さんも右手を動かして確認してみよう 回転の向き
回転の足し算と正味の回転 page.10 2つの円柱が一体モノだったら… 正味の回転はゼロ
応用問題:回転の足し算と正味の回転 page.11 2つの円柱が 一体モノだったら… 正味の回転
猫ひねり問題の2円柱モデル page.12 ・部分的には回転しているが全体で見ると回転してない ・正味の回転エネルギーは落下前と落下中で変わらずゼロ 正味の回転はゼロ = + 動画:ネコひねり問題 - Wikipedia
まとめ page.13 【猫ひねり問題】 ・ネコを2つの円柱と考えることで科学的な説明が可能。 ・部分的には回転しているが、全体で見ると回転していない。 ・エネルギー保存則(本当は角運動量保存則)も成立。 【教訓】 ・適切な枠組みで思考しないと「答え」にたどり着けない。 ・行き詰った時は「木を見て森を見ず」を思い出す。 皆さんも身近に潜む科学について考えてみては如何でしょうか?