技術のスプーン

科学や技術にかんすることを、ゆったり紹介します

クアーズフィールドが打者有利な理由

この記事では、クアーズフィールドが打者有利な球場である理由を紹介します。

 標高が高い地域にある球場は、打者有利な球場となります。これは、標高が高い地点では、空気の密度が薄くなるためです。空気の密度が低くなることによって、打者有利な現象が生まれます。空気の密度が低くなることによって、打者有利となる現象は大きく次の二つに分けられます。

1.打球が飛びやすくなる。
2.変化球の変化が少なくなる。

1つ目の「打球が飛びやすくなる」ことは、直感的にも理解しやすいと思います。これは、標高が高いと球場の空気の密度が低くなるため、打球の空気抵抗が低くなるために起こります。
 今回の記事では、2つ目の「変化球の変化が少なくなる」という点について、主に説明しようと思います。この現象も空気の密度が低くなることによって引き起こされます。また、標高が高い地点にある球場では「変化球の変化が少なるなる」だけではなく「ストレートのノビ*1」も小さくなります。これによって、クアーズフィールドでは、エース級のピッチャーでも、並みのピッチャーレベルの結果しか得ることができません。

  • クアーズフィールドとは
  • 打球の飛距離と標高の関係
  • 変化球の変化と標高の関係
  • 標高が高くなると変化しづらくなる具体例
  • 標高が高いと変化球が変化量が減る理由
  • 野球に関する本
  • おわりに

*1:ここでは、ストレートのノビとはストレートの上方向への変化であると解釈しています。ストレートは、スピンがかけられ上方向に変化します。

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新入社員の手取りは?いくら税金を取られるの?

この記事では、新入社員の手取り額を大まかに示します。
   初任給というものは、多くの企業で公開されており、就職前から知ることができます。しかし、実際に使えるお金というのは、給料から税金や社会保険料を引いたものです。そこでこの記事では、税金や社会保険料を計算することで、実際に新入社員の手取りを計算してみたいと思います。

  • 新入社員の手取り額はいくら?
  • 税金や保険料について知りたい方
    • 日本の税金
    • 生命保険とのつき合い方
  • ふるさと納税について
  • おわりに
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理系新入社員にオススメの社会生活で役立つ書籍7冊

 この記事では、社会生活を送るうえで読むとためになる本を紹介します。社会に出て損をしないためには、社会のルールに関する基礎的な知識が必要です。しかし、社会に出てしまうと、これらの知識を体系的に教えてくれる人はいません。そのため、これらの知識をある程度、体系的に習得できるような書籍を今回の記事では紹介します。

 入社すると、研修などで「就業規則」や「健康保険組合」、「税金」に関する説明を受け、生活に関連するルールをおおまかに学びます。また様々な人から、生活の安定のために「生命保険」へ加入することを促されます。しかし、理系の大学で真面目に学問に励んできたとしても、これらに関する知識を得ることができません。そこで、この記事では、社会に出てから読んでおくとためになる書籍を7冊紹介します。

  • よくわかる労働法 第3版  (やわらかアカデミズム・〈わかる〉シリーズ)
  • 日本の税金 第3版
  • 生命保険とのつき合い方
  • 新版 会計学入門 第5版
  • 経済学・入門 第3版
  • TOEIC L & R TEST 出る単特急 金のフレーズ (TOEIC TEST 特急シリーズ)
  • 大学4年間の経営学が10時間でざっと学べる
  • おわりに
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変化球はなぜ曲がるのか?マグヌス効果を直感的に理解する

 今回は、なぜ変化球が曲がるのかを紹介します。
   野球には、変化球が存在します。変化球は投球の際に、ボールに回転を加えることでボールの軌道が変化するという球種です*1。変化球は野球の投球術として、一般的に用いられています。以下の動画は、ダルビッシュ投手の2019年シーズンの奪三振集です。ダルビッシュ投手は、4シーム(ストレート)を含めて多くの変化球を駆使していることが分かります。

www.youtube.com

 野球において変化球が一般的である一方、回転しているボールの軌道が変化するという現象は、理解しにくいものです。この現象はマグヌス効果と呼ばれます。しかし、変化球のボールの軌道の変化は、中学校理科程度の知識があれば直感的に理解することができます。早速ですが、変化球の軌道が変化する理由は、簡単にまとめると次の3つの過程で生まれると考えると理解しやすいです。

1.ボールが回転して進む。
2.ボールの回転に周りの空気が引きずられ、ボールから力を受けた空気が移動する。
3.同時に空気からボールは力をうけて、ボールの軌道が変化する(作用反作用の法則)。

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左に進み時計回りに回転するボールは、マグヌス効果によって上向きに変化する

 上の図では、ボールの軌道が変化する様子を表しています*2。まず進んでいるボールが回転すると、ボールに引きずられて周りの空気が移動します。そして進行方向とは逆向き、つまりボールの後ろ側の空気は移動します。このように、ボールから力を受けて周りの空気は移動します。そして、この空気の移動する向きは、ボールの回転と移動方向が決まれば常に一定です。作用反作用のために、ボールも空気から力を受けて移動します。これが、変化球が変化する理由です。

 以下では、2に関連する「実際にボールに引きずられて空気が移動する様子」や3に関連する「力を加えると逆に力をうけるという作用反作用の法則」について直感的に理解できるように詳しく紹介していきます。

  • 設定
  • 回転するボールの前後で、空気が移動する
  • 力を加えると力を受ける
  • おわりに
  • 【追記】フォークボールが落ちる理由について(2021/3/28追記)
    • 結論(フォークボールが変化する理由)
    • 負のマグナス効果について
    • 東京工業大/九州大/慶應義塾大の研究について
    • 研究の背景に関する推測
    • マグヌス効果で説明できないボールの変化の発見
  • おわりに(part2)

*1:フォークやナックルなどボールに回転を与えないことで変化させる変化球もあります。

*2:ボールに働く空気から受ける力は、揚力以外にも効力の成分がありますが、簡単のために揚力のみを図示しています。また、もちろんボールには重力も働きます。

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マイクロフルイディクス(マイクロ流体力学)とは何か

 今回は、マイクロ流体力学について紹介します。また、最後にマイクロ流体力学を学習する際にオススメの教科書やYouTubeチャンネルを紹介します。

 マイクロ流体力学 (マイクロフルイディクス、Microfluidics、微小流体力学) とは、マイクロメートル程度の幅を持った流路(マイクロ流路)を流れる流体に関する流体力学です。少量の流体を操作する際に、マイクロ流路が用いられます。化学物質や生体試料など少量の流体を扱う際に、マイクロ流路は用いられます。

 マイクロ流体力学でも、通常の流体力学の法則はあてはまります。しかし、流路の大きさ(スケール)の違いによって、流体の流れなどに効いてくる効果に差があります。マイクロ流体力学はマイクロ流路に関する効果がまとめられており、マイクロ流路の設計などの際に体系的に指針とすることができます。

以下では、簡単にマイクロ流体力学について紹介します。

  • マイクロ流体力学とは
  • マイクロ流路内は層流
  • マイクロ流路では表面力の影響が大きい
  • マイクロ流体力学に関するおすすめの書籍やサイト
    • 予備校のノリで学ぶ大学物理・化学(通称:ヨビノリ)
    • 流れのすじがよくわかる流体力学
    • 界面の物理と化学
    • Theoretical microfluidics
    • Bahga Lab IIT Delhi チャンネル
    • 分子間力と表面力
    • 流体力学(前編)
  • 追記(2020/11/25)「マイクロ流体分析」
  • おわりに
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買って損しない機械工学にかんする教科書14選

この記事では、買って損しない機械工学にかんする教科書を紹介しようと思います。

授業や自習などで、ある教科書を買おうかどうか迷うタイミングがどなたでもあると思います。もしお金があれば、興味があったり授業で指定された教科書を全て購入すればよいと思います。しかし実際にはそうではありません。そこでこの記事では、機械工学にかんする買って損しない教科書を紹介します。

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鉄道業界のキホン② - 川崎重工が苦戦する理由

この記事では、鉄道業界を主に鉄道車両メーカーに関する点から紹介していこうと考えています。 以前の記事では、川崎重工日立製作所などの鉄道車両メーカーの日本の産業における立ち位置を簡単に紹介しました。

cat2tech.hatenablog.jp

今回の記事では、世界における日本の鉄道車両メーカーの立ち位置などを紹介します。

  • 規制にかんして
  • メーカーの海外進出のときの規制
  • 企業の海外進出のときの壁
  • 鉄道車両事業の難しさ、川崎重工が赤字の理由
  • 企業が海外進出する理由
  • おわりに
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