2016年04月25日

「叩けば伸びる」について

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スパルタ教育の事ではありません、金属の性質です笑

「延性展性」とも言います。

 

中学校理科で「物質の性質」を学習する時、金属の特徴として

1、 電気を通す(電気伝導性)

2、 磨くと光る(金属光沢)

3、 叩くと伸びる(延性展性)

という3つがある事を学びます。

(因みに「磁石にくっつく」は金属の特徴ではありません。磁石に付くのは一部の金属です)

 

高校化学(基礎)になると、それらの性質が、「金属結合」という金属特有の結合方式に起因している事を学びます。

結合方式とは、原子が集まって固体(液体、気体)を作る時の原子同士の結びつき方です。

 

原子は、中心にプラスの電気を帯びた「原子核」があり、その周りにマイナスの電気を帯びた「電子」があるという構造をしています。

 

〜〜少し脱線しますが、この原子核と周りの電子は、実はものすごく離れています(原子のスケールでですよ、もちろん笑)。

原子の中心にある原子核の大きさは、原子全体の大きさのなんと10万分の1程度です(驚)

例えば原子の大きさを直径100mのドームとすると、中心にある原子核は1oの砂粒という事になります(!!)。

電子は原子核より小さいですから(素粒子の1種です)、実は、原子はスッカスカなのです。

・・・とても不思議ですね〜〜

 

さて、結合方式についてザックリと説明すると、原子が自分の電子を出し合い皆で共有し合う事で結びつく「共有結合」、プラスの電気を持つものとマイナスの電気を持つものとがくっついてまとまる「イオン結合」、そしてこの「金属結合」があります(その他、配位結合と言われるものもあります)。

 

「金属結合」は、複数の金属原子が近づいて行った時、それぞれの原子に所属(?)していた電子(の一部)が束縛から解放され自由に動き回れるようになり、その電子達(自由電子と言います)が、原子同士を結び付けるという結合です。

 

この自由電子が動く事で電流が流れ、光を吸収し再放出することで金属特有の光沢が生まれます。

そしてこの自由電子が、どんな位置にある原子でも上手く結び付けてしまうので、延性展性という性質が生まれるのです。

 

その性質が最も優れている金属が「金」です。

金箔や金糸は、この性質があるからこそできるものです。

金の場合、1gで、金箔なら数uまで広げられ、金糸なら3000mまで伸ばす事ができます。

あの豪華な金の装飾は、「金属結合だからこその技」だというわけです。

 

「金」について言えば、金は最も腐食しにくい金属でもあります(イオン化傾向が一番小さい)。

例えば、鉄などは酸に融けますが、金は普通の酸には融けません。

発掘された何千年も前の遺跡が、鉄の場合(青銅もそうですね)はボロボロになっているのに対し、金でできたものは、今でもピッカピカです(日本に残る金印やツタンカーメン王の仮面等を見ても分かりますね)。

 

更に、金は、地球上で一辺20mの立方体程度しか採掘できないとされる希少金属でもあり、こういった事が金の価値をあげているわけですね。

だからこそ、昔から錬金術など、何とか金を手にする方法がないか模索されて来たというわけです。

 

金属の世界に限っては、「叩けば伸びる性質」の優れたものが、高価値とされていますね笑

 

ところで、・・・

一昔前は、歯の治療に「金歯」というものを使っていました(高価でしたね汗)。

もしこれを、安いからと言って「鉄歯」にしたらどうなるか?

梅干しやレモンを食べる度にシュワシュワと鉄歯は溶けていき、気が付いたら、せっかく入れた鉄歯は影も形も無くなっていた…ということになります笑

 

・・・あれっ?いや、むしろ現代の食生活で不足しがちな鉄分の補給になるのでしょうか?笑笑

 

 

〜〜前回のクイズの答え〜〜

 

地球の内部構造を推定する方法として、まずは地震波の伝わり方を調べることが挙げられます。

地震の際のP波(縦波)は、固体、液体、気体の全てを伝わりますが、S波(横波)が伝わるのは、固体中だけです。

 

あるところで地震が発生したとすると、その地震波は、地球内部を伝わって、地球の各所で(裏側でも)揺れが観測されますが、その時にどの波が観測されるかを調べると、内部に液体が存在するか、またそれはどの範囲で存在すか等が推定されます。

 

また、物質によって波の伝わる速さが違うので、それは地震波の方向を変える事になり(屈折)その事で、同じ固体でも何層かに分かれていると考えられる事が推定できます。

 

また、最近では、地球内部を通過していく素粒子を観測することで構造を研究したりもされています。

 

 

〜〜今回のクイズ〜〜

 

本文にも書きましたが、磁石にくっつく事は、金属の性質とは言えません。

鉄は磁石に付きますが、アルミニウムは付かない等、磁石にくっつく金属とくっつかない金属がありますね。

この違いは、どこから来るのでしょうか?

 

これが、今回のクイズです。・・・・これ、実は難しいです汗

 

(H.G)

 

posted by bunbu at 12:39 | Comment(0) | 文武塾より

2016年04月19日

「平成28年熊本地震」について

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4142126分に発生した、熊本県熊本地方を震源とするマグニチュード6.5、最大震度7(益城町)の大地震は、その後も震度5を超える大きな余震が続き、16125分には、マグニチュード7.3、最大震度6強(南阿蘇村 菊池市 大津町 宇城市合志市 熊本市中央区・東区・西区)を記録しました。

気象庁は、マグニチュードの大きさからこちらを本震、14日の地震を前震としました。

これを書いている今現在でも、余震は続いており、被災された方々の救助活動が続けられています。

被害に合われた方々には心よりお見舞い申し上げますと共に、不幸にしてお亡くなりになられた方のご冥福をお祈り申し上げます。

一刻も早い地震の終息と、被害に合われた方々に少しでも安心した生活が戻るよう願わずにはいられません。

 

この地震については、テレビ等でも詳しい解説がなされていますが、塾でも当然この事は話題になります。生徒達は「身近な事として」地震について学習することになります。

 

地球の構造はよく、ゆで卵で説明されます。

我々が住んでいるところ(いわゆる地面)は「地殻」と言われ、卵の殻に当たります。

その下の白身にあたる部分には「マントル」と呼ばれる部分があり、中心の黄身にあたる部分には「核」があります。このように地球は、大きく分けると3層構造になっています。

 

地殻は岩石でできていますが、大陸と海洋で厚さも成分も異なります。大陸部分は30q〜60qの厚さで、上部はカコウ岩、下部は玄武岩であるのに対し、海洋部分は5q〜7qほどしか厚みがなく主に玄武岩でできています。

 

マントルは固体で、深さ400700kmを境に、上部マントルと下部マントルに分かれます。

地殻とは異なる物質でできており、地球の体積の約80%を占めています。

深さ2900kmより内部を核といい、約5100kmの深さで外核と内核に分かれます(地球の中心までは約6370q)。外核は液体、内核は固体と考えられています。

 

地殻とマントルの上部とが一体化し、固い板状の岩盤を形成したものが、いわゆる「プレート」です。地球の表面は十数枚のプレートに覆われています。

マントルは固体ですが、核の温度が非常に高い為に、ゆっくりとですが対流運動をしています。

従って、それに乗っているプレートもゆっくりと動いています。

 

このようにしてプレートは動く為、プレート同士ぶつかったり(押し合う)、すれ違ったり、相手に潜り込んだりします。
そこでは大きな力がひずみとして蓄積されていきますから、やがては、曲げられていたプレートが跳ね上がって元に戻ったり、プレートが破壊される事で、溜まっているひずみを解放する瞬間が来ます。これが地震になります。

 

今回の熊本地震は、南北方向にずらす力が限界を超えた結果起きた「横ずれ断層」だと気象庁は発表しました。震源の浅さが、マグニチュードの割に大きな被害をもたらす原因の一つとなりました。

 

こうした活断層は日本中に有り、プレートが動いている限り、そこには必ずひずみのエネルギーが蓄えられている事、そして、私達がそういった日本列島に住んでいる事を忘れずに、常日頃から、心の準備を怠らない事を肝に銘じたいと思います。

 

一方で、地震予知の研究も鋭意行われている事も付け加えたいと思います。

全国に張り巡らされた高感度地震計は全国に1000か所以上有り、海底地震計も設置され、GPSを使っての地殻変動観測もしています。

その他にも活断層調査など、様々なアプローチがなされています。

因みに、今現在も(326日〜427日)、「南海トラフ地震帯掘削計画」として、海底に観測装置を設置する作業が実施されています(地球深部探査船「ちきゅう」)。

何とか被害を減らす為にも、地震学の研究が進む事を期待したいですが、残念ながら、現時点で、地震を予知できるところまで学問は進んでいません。

 

この地震予知の現状も含め、いつ地震が来ても落ち着いた行動をとれるように準備をしておくよう、生徒達には話したいと思います。

 

 

〜〜前回のクイズの答え〜〜

 

 

サン・ジョルディという聖人は、異教徒(キリスト教以外)の村に立ち寄った際、そこで人々を困らせていた悪竜を退治したという伝説(ドラゴン退治)で有名です。

 

そして、その時の竜の血が赤いバラになったという伝承があります。

 

このことから、サン・ジョルディは、赤いバラと結び付けられています。

 

 

〜〜今回のクイズ〜〜

 

今回、地球の内部構造について書きましたが、「内核は固体、外殻は液体」なんて、行ったことも見たこともないのに、どうして分かるのでしょうか?

 

これが今回のクイズです。

 

(H.G)

 

 

posted by bunbu at 15:05 | Comment(0) | 文武塾より

2016年04月12日

「サン・ジョルディの日」について

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423日が何の日かご存じでしょうか?

 

ユネスコでは、この日を「世界図書・著作権デー」としています。

日本でも、「子供の読書活動の推進に関する法律」によって、この日は「子ども読書の日」と定められています。つまりこの日は、世界的に「本を読みましょう」という日なんです。

また、この日は「サン・ジョルディの日」とも呼ばれています(響きが良いのか、この呼び方をする人の方が多いようです)。

「サン・ジョルディ」は、キリスト教に於ける、スペイン、カタルーニャ地方の守護聖人の名前です。

守護聖人とは、キリスト教に於いて決められた、各地域や職業の守り神のような存在です。

どんな聖人がいるかというと、例えば、

・ジャンヌ・ダルク…フランスの守護聖人

・フランシスコ・ザビエル…日本の守護聖人

・ベネディクトゥス…ヨーロッパ全般の守護聖人

・・・

といった具合に沢山の守護聖人がいて、その命日毎に、修道院等で祀られているのだそうです。

423日はサン・ジョルディが殉教した命日で、もともとはこの日にバラを贈る風習でした。

それが、何故「本の日」になったかというと、カタルーニャの本屋さんが、この日に「バラと一緒に本を贈りましょう」と呼びかけ、それが世界へ広がっていったのだそうです(もともとは本販売のキャンペーンだったみたいです笑)。

その一方で、423日は「ドン・キホーテ」の作者セルバンテスの命日であり、シェイクスピアの伝説上の誕生日でもあるそうです。

本に関係の深い日であることがこの広がりを進め、ユネスコで決めるような日にまでなったのでしょうね。

こういった日を決めて読書を意識するのは、とてもいい事だと、私は思います。

日本でもこの時期は、毎年秋に催される読書週間とは別に、日本書店商業組合連合会が各種のイベントを行っていますから、お近くの本屋さんに行くと、クジが当ったり、良い事があるかもしれませんヨ笑。

 

ところで、子供たちの文章読解力にずいぶんと個人差がある事は、いつの時代でも言われてきたことですが、最近の生徒達には、ある顕著な特徴があります。

それは、読解力が弱いというより、そもそも文章を「読まない」という事なんです(驚)。

いわゆる「ナナメ読み」の極端な形なのでしょうか、文章をきちんと読まないで、自分がすぐ理解できる(目に付く)単語だけを拾い読みし、それらを繋ぎ合せて内容を自分で創ってしまうのです汗。

 

これは、国語という科目を超えてすべての科目に支障をきたしますね。

問題文を全く違う内容で読んでしまう事も、生徒によっては発生します。

そんな生徒の状況を観察すると、問題文を「ザーッ」と読み、頭に残った印象と自分の経験とを合わせて内容を創作し、それを「自分が読んだ」と思いこむ。何か、こんな感じです笑

 

そんな場合、問題文を「音読」してもらいます(中学生でも、高校生でも・・です笑)

すると音読の途中から、「あー、そういうことねー」なんて言う言葉が出るんですヨ汗。

やはり文章をきちんと読んでいないのです大汗

 

インターネット時代、情報過多の環境ですから、少しでも速く読んで、結論だけ知ろうとする意識が働いているのでしょうか、背景は分かりませんが、こういう形の読解力不足は、論理性を失わせ、先入観と印象による感覚的な発想しかできなくなる可能性があるので、危機感を感じます。

本来、当たり前な事、「書いてある事は読み、書いてない事は創作しない」をしっかり実行してもらうよう、意識して学習を進めなければと痛切に思っています。…行間を読むのは、それができてから…ですね笑

 

さて、そんなことも考えながら、423日に向けて、生徒達には、自分が面白いと感じる本を「じっくり」と読むよう強く勧めていこうと思います。

 

〜〜前回のクイズの答え〜〜

 

縦波というのは、波が進む方向に揺れる(前後に)波です。

例えば、ゆるいバネを横に張って、片方を少しだけ押してやると、バネが縮んだ(密集した)部分が、次々と移動していきます。

これが縦波です。

 

それに対して横波は、進行方向と直角に揺れる波です。

競技場のスタンドで行われるウェーヴは、これにあたります。

横波と言っても横(左右)に揺れるという事ではなく、上下に揺れながら進むものも横波ですから、ここは、お間違えのないように笑

 

〜〜今回のクイズ〜〜

 

今回のお話で、サン・ジョルディの日は、もともとバラを贈る風習があったと紹介しましたが、そもそも何故、この日にバラを贈る事になったのでしょう?

 

これが今回のクイズです。

 

(H.G)

 

posted by bunbu at 15:46 | Comment(0) | 文武塾より

2016年03月30日

「音楽が繊細である理由」について

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中学校理科では、「音」についての基本的な性質について学びます(公立の場合)。

ここでは、「音は空気の振動である」とか、「高い音と低い音、大きな音と小さい音は、何の違いで決まるのか?」とか「音の伝わる速さ」等について学びます。

 

高校で物理を学習すると、それをもう少し深く学習しますが、これによって、何故、トロンボーンは管を伸ばしたり縮めたりすることで音の高さを変えられるのか?とか、救急車が目の前を通過するとき、音程が変化して聞こえるのは何故か?(ドップラー効果)という疑問が解消します。

 

この「音」について、「学習ではあまり触れないが、身近な事」について、少し考えてみたいと思います。

 

先にも書きましたように、「音」は「空気の振動」です。振動した空気が、耳の鼓膜を震わせる事で私達は音を「聞く」事になります。

 

空気の振動が伝わるというのは、「空気の波」が伝わる事で、「波」とは、分かり易く言うと、野球のスタンドで観客がやる「ウェーブ」のようなものですね。…正確には音の場合、疎密波(そみつは)と言って、空気分子の詰まったところと、薄くなったところが交互に移って伝わるものですが、性質は同じです。

 

海の波に大波や小波があるように、波には、1波の長さがあります。これを「波長」と言います。

音波にも波長の長いものや短いものがあり、これは音の高さに関係します。

金管楽器は、その「管の長さ」と、この波長とが絶妙にマッチした時に、楽器特有の美しい音が響くのです(共鳴)。ミスマッチだと響きません(綺麗な音は鳴りません)。

 

具体的には、両端が開いた筒を楽器のように鳴らす時、まず、「筒の長さの2倍の波長」を持つ音波が共鳴します(多少補正すべき事もありますがここでは無視します)。

音を変えると、同じ筒で、「筒と同じ長さの波長」をもつ音波も共鳴します(他に、筒の2/3倍、1/2倍…の長さの波長をもつ音波も共鳴します)。

同じ長さの筒に、複数の音波が共鳴することで、ホラ貝や長さの変えられないラッパでも、ある程度のメロディを奏でる事ができるわけですね。

 

一方、実際に耳に聞こえる「音の高さ」は、波長ではなく、振動数(一秒間に何回振動するか)の方で決まります。

波長は、音速を振動数で割ったものですから、音速によって変わります。

しかも、音速はその時の気温によって変わるので、結局、音の波長、すなわち「共鳴する楽器の長さ」は、その時の気温に左右されてしまうのです。

気温によって楽器の長さを変えなければなりません汗。

同じ高さの音を出そうとする時、演奏する時の気温によって、楽器の長さを変える必要があるのですから、これ、実は大変なことなんです。

 

 

ところで、波長が半分の長さになる時、振動数は2倍になっていますが、この時、音の高さは1オクターブ高くなります。基準とされる「ラ」の音は440Hz(毎秒440回振動する)なので、1オクターブ上の「ラ」は880Hzだという事です。

 

では、それ以外の「レ」「ミ」等はどうなるかというと、この間を12等分して割り当てられています。

何故12等分かというと、音階、ドレミファソラシドは、1音と半音が混じって作られていて、これはピアノの鍵盤を見れば分かるように、白鍵(ド)、黒鍵(ド♯)、白鍵(レ)、黒鍵(レ♯)白鍵(ミ)白鍵(ファ)・・・と半音ずつ1オクターブ数えると12に分けられるからです。

 

但し・・・「比」での12等分です・・・つまり212乗根倍ずつ変わっていきます汗

「はっ?」・・・212乗根とは、12回掛けると2倍になるという数字です汗汗

 

具体的に言うと、212乗根は1.059463094…と無限に続く少数(無理数)です。

これを1.06と近似して計算すると、「ラ」の上の「シ」は、だいたい440Hz×1.06×1.06494Hzという事になります(半音2つ分なので、1.062回掛けます)が、無理数を近似している為、正確なものではありません…というか、正確な計算は出来ないのです。

 

結局、この「正確に計算できない振動数」で、「その時の気温で変わる音速」を割った長さが、それぞれの音を響かせる楽器の長さの元という事になります。

 

これを考えると、楽器を上手く演奏する芸術家の凄さが、分かりますね。

音楽とは実に奥が深く、人間の能力にも改めて驚きます。

 

 

〜〜前回のクイズの答え〜〜

 

それは、人工知能です。

人工知能の研究をしていたある段階で、この何かのやり取りを考慮に入れないといけないという事になり、そこから研究の進め方を変えた経緯があるのだそうです。

 

どのように変わったかについては、難解すぎて、私には分かりません汗。

 

 

〜〜今回のクイズ〜〜

 

今回の話の中で、野球のスタンドでやる「ウェーブ」と、音波は、伝わり方が違うと言いました。

これは、横波と縦波の事を言っているのですが、この、「横波」「縦波」の違いとは何でしょうか?

 

これが、今回のクイズです。

 

因みに、これは中学1年理科で学習するものです。

中学生で、これが即答できない人がいらっしゃいましたら、今すぐ、当塾までご連絡下さい笑

 

H.G

 

posted by bunbu at 12:34 | Comment(0) | 文武塾より

2016年03月17日

「信じるか信じないか、それはあなた次第です」について

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突然ですが、今、江戸時代の人が現代にタイムスリップしてきて、スマホを見たら何と思うでしょう?スマホで、電話したり、動画を見ている人を見て何と思うでしょうか?

 

びっくりし過ぎて声も出ないかも知れませんね笑。目の前の出来事を信じられないでしょう。

でも、現実を目の当たりにするのですから、それを認めないわけにもいかない・・・。

 

江戸時代の人には、そんなことはできる筈がないと思われる事も、時代と共に研究が進み、内容が解明されれば一般の人が使える身近で当たり前な技術になります。

これを考えても分かりますが、信じられないような現象を、今の科学で証明できないからと言って、頭から否定するのは科学的立場とは言えません。それは進歩を妨げる傲慢な態度ですね。

私達の科学レベルでは、まだその仕組みが分からないだけの事かも知れないのです。

 

 

「森林浴」という言葉があります。今は、「森林セラピー」とも言われているようです。

森林の中に入ると、気分が安らぎリラックスできるという事で、確かに澄んだ空気や木々の緑が我々人間を心と身体を癒してくれる感じはよく分かります。

日本では1982年に林野庁も推奨していて、今では広く皆の知るところとなっていますね。

 

「この効果をもたらすものは何か」という事については、樹木が発散するフィトンチットという物質による、いわゆるアロマテラピーのようなものと、目に入る風景、綺麗な空気、等が総合的に関わっている精神的なものと言われていましたが、近年では、森林セラピーの効果について科学的なアプローチが行われています。

 

その結果、森林に行くと、確かに人間の体では、副交感神経(リラックスさせる神経)が働いたり、免疫力が上がったり(NK細胞の数が適正化される)、血圧が調整(高い人は下がり、低い人は上がる)されたりという具体的な効果が実際にある事が分かりました。

 

問題は、森林の「何が」人間の体に働きかけているかです。これはいまだにはっきりとは解明できていませんが、最新の研究で、面白い事が言われ始めているそうです。

 

「まず、それは物質ではない(どんなに微量分析しても何も出ない)、また電磁波でもない(観測されない)、そして人間の五感に感じないものであるが、そこには“何か”がある」というのです(!!)。

 

また、この事には、こんな話も関連してくるようです。

それは、私達が、例えばバラの花を見る時、私達はその色や形を見て「これはバラだ」と認識しているのでなく、

「花の方から(環境から)、自分はバラであるという何らかの信号(?)、意思表示(?)が私達にされていて、それによって、私達はバラを認識しているらしい」という研究です(驚)。

 

・・・ちょっと、大変な事になってきました笑

 

これはつまり今の私達は知らない、言ってみればテレパシーというか、念力というか、気というか、もっといえば、魂、霊、・・・みたいなもの(名称が無いので何とも表現できません汗)の存在を示唆しているような状況なのです。実際、それを予言する研究者もいます。

 

「私達がこれまで知らなかった、何らかの通信手段」が見え始めているという事です。

 

考えてみれば、気功などは古くからあり、多くの人がある再現性を持って経験しているのに、これまでその謎が解明されていないのは変な話ではありますね。

 

 

「神社に参拝したら、ご先祖様が話しかけてきた」とか、「動物と意思疎通できる人」とか、「臨死体験した人の話が皆同じような話だ」とか、今、不思議な事として片付けられているものが、いよいよ、「科学の方法で」解明される時代が来たのかも知れません。

 

研究は緒に就いたばかりでしょうが、きっと子供たちは、将来、こういった研究の成果を享受する事になるのでしょうね。羨ましい限りです。

・・・私も知りたい!笑

 

〜〜前回のクイズの答え〜〜

 

それは、大東亜共同宣言です。

 

この宣言は、1943年、大日本帝国、中華民国、満州国、フィリピン共和国、ビルマ国、タイ王国、インド(独立前の仮政府)が参加した大東亜会議の席で採択されたものですが、その宣言の中で、人種差別撤廃を謳っています。

 

〜〜今回のクイズ〜〜

 

 

今回取り上げた内容は、

「まぁ、もしかしたらそんなものもあるのかもね笑?」

という感じで読まれた方が多いのかもしれませんが汗、実はこういった、人間がまだ分からない、無意識に行われているかも知れない通信(?)があるという事で、研究の方向性を途中で大きく変えざるを得なかった分野があるのだそうです。

それは、今まさにホットな研究分野です。

 

さて、その変更を余儀なくされた研究分野とは何でしょうか?

 

これが今回のクイズです。

H.G

 

 

posted by bunbu at 12:28 | Comment(0) | 文武塾より