【力学/物理学】〈フックの法則〉「ホッピングのバネ」を磁石の反発力に置き換えることは可能なのか？を検証[12/18]

**しじみ ★** · 2018/12/18(火) 15:37:51.84

■動画
Magnetic Pogo Stick? https://youtu.be/9261h0LKIJY

強力なネオジム磁石などを販売しているK&J Magnetics, Incのチームは、ユーザーから「磁石の反発力を利用してバネの替わりにすることができるのか？」という問い合わせを受けていたとのこと。そこで開発チームは、実際にホッピングのバネを分析して「ホッピングのバネを磁石に置き換えることはできるのか？」という実験を行いました。

Magnetic Pogo Stick
https://www.kjmagnetics.com/blog.asp?p=pogo-stick-spring
https://i.gzn.jp/img/2018/12/18/magnetic-pogo-stick/img-snap07886_m.jpg

チームは古いホッピングを使ってさまざまな検証を行ったそうで、その様子をまとめたムービーがYouTubeで公開されています。
1本足でピョンピョンとジャンプするホッピングには、衝撃を吸収してジャンプするためのバネが付いています。検証チームはホッピングに物差しを取り付け、体重150ポンド(約68kg)の成人男性がホッピングを使用した時にどれほどバネが圧縮されるのかを測ったとのこと。まずは成人男性が全体重をホッピングに預けたところ、バネはおよそ2インチ(約5cm)ほど縮みました。

残念ながら、「実物大のホッピングのバネを磁石に置き換えようとした場合、かなり強力な磁石を大量に使用しなければならず危険」という判断のもと、今回は8分の1スケールのミニチュアホッピングを使用することにしました。

バネを磁石に置き換えられるかどうかを調べるために、まずは「バネにかかる力はバネの伸びる距離または縮む距離に比例する」というフックの法則を理解する必要があります。今回検証チームが使用したバネの「ばね定数」は1インチ(約2.5cm)あたり8ポンド(約3.6kg)。つまり、バネを2インチ縮めた時にバネへかけられた力は2×8＝16ポンド(約7.2kg)となり、バネを0.5インチ(約1.3cm)縮めた時にかかった力は0.5×8＝4ポンド(約1.8kg)となります。
https://i.gzn.jp/img/2018/12/18/magnetic-pogo-stick/02_m.png

また、ホッピングの場合は最初の段階でバネが少し縮んでいます。それを再現するため、検証チームはもともと約2.9インチ(約7.4cm)のバネを長さ2.4インチ(約6cm)に縮めた状態で、ミニチュアホッピングにセットしたとのこと。

これによりホッピング自体に力が加えられる前から、バネにはある程度の力が加えられた状態になります。グラフにするとこんな感じ。
https://i.gzn.jp/img/2018/12/18/magnetic-pogo-stick/04_m.png

ミニチュアホッピングのバネを磁石に置き換えられるのかどうかを調べるため、チームはRC44という直径0.75インチ(約1.9cm)のリング状ネオジム磁石2個を、磁石同士が反発するようにしてミニチュアホッピングにセットしました。
その結果、ミニチュアホッピングが縮んだ距離と加えた力の関係をグラフに表したのがコレ。赤い線がバネ、青い線が磁石を表しています。磁石はホッピングを押し込んでもほとんど抵抗せず、およそ1.5インチ(約3.8cm)ほど押し込んでからようやく強く反発し始めました。バネは加えた力と縮んだ距離が直線的なグラフを描くのに対し、磁石では非常に急なカーブを描いています。
https://i.gzn.jp/img/2018/12/18/magnetic-pogo-stick/06_m.png

（中略）
最後に、磁石を6個に増やしてみました。ホッピングの構造上、これ以上の磁石を入れることは非常に難しくなります。

すると、ようやく一部分ですがバネよりも強い反発力を持つゾーンが現れました。
https://i.gzn.jp/img/2018/12/18/magnetic-pogo-stick/14_m.png

以上の実験から、力に対するバネと磁石の挙動は大きな違いがあるため、バネの持つ反発力を磁石の持つ反発力に置き換えることは難しいと考えられます。もちろん用途にもよりますが、少なくともホッピングのバネを磁石で代替しようとする試みは、うまくいかないだろうと検証チームは結論づけました。

GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20181218-magnetic-pogo-stick/

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/18(火) 15:55:06.32

NS交互に入れないと

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/18(火) 15:58:23.60

バネは確か、フックの法則で、長さに比例した力が発生するが、
磁力は、距離の二乗に反比例した力で、駄目じゃない？

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/18(火) 16:06:19.19

>>3
別に十分反発力が強ければなんとでもなるよ。
多分9magあたりで実際のバネより快適になる。

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/18(火) 16:15:27.13

「絶対に盗まれない傘」が爆誕。ユーモアあふれる盗難防止シールが面白すぎる（画像）
http://news.www.meteotodi.com/16.html

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/18(火) 16:15:35.54

反発力の大きさ(≒磁石の性能)の絶対値は別にして、
変化量のグラフを見るに、直線的な特性のバネよりも
磁石の特性の方が快適なホッピングが実現できそうに思える。
ググッと踏み込んでビヨョ～ンと高く跳ね上がる感じ。

現在は力が足りないけど、材料の向上を待てば商品として成立しそうだ。

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/18(火) 16:26:26.82

磁石に多大な体積を占める物量の幅を減らし磁力の弱さを克服しることが
このお遊びでわかった問題のある箇所だったなら

バネより磁石の反発力が強い性能を持ち合わせていないのは技術にまだ伸び白しだいで
バネの物体が占める体積を本当は克服できたはずだという検証実験だったな

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/18(火) 16:50:11.98

モノポール同士で反発すればＯＫ。
質問は受け付けない。適当に書いたから。w

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/18(火) 16:53:58.09

バネ良くない？それ

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/18(火) 17:00:03.37

でも、お高いんでしょう？

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/18(火) 17:19:28.04

ホッピングってまだ売ってるのか！

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/18(火) 17:45:13.77

>>8 現代のレベルをはるかに超える未来科学を
まず子供の玩具に使おうってセンスは好き。

俺なんかじゃ、モノポールが発見されたら
「便器の黄ばみを取り除くのに使えないか？」程度の
実用的で夢のない発想しか出ないわ。

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/18(火) 17:48:49.72

民明書房の法品具

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/18(火) 18:23:57.38

>>7
お前文系か？

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/18(火) 19:20:22.82

失敗とか「できません」ってスレ珍しいな。

>>11
エクストリームに進化して売ってるよ。

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/18(火) 19:34:57.54

>>15
むしろ、色んなアイデアだけ持ち出されて、出来ますよねって言われて辟易しているに1票。

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/18(火) 19:40:46.98

ポゴ欲しいけどあれ怖くね？
大人がやると平気で3メートルくらい跳べるんだろ？

公園とかでやって失敗したら死ぬよね？

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/18(火) 19:55:15.99

構造材に非磁性の材料を使わざるを得ないから高くつきそう。

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/18(火) 20:02:51.39

バネが磁石に置き換えられたら電磁石でいろいろ出来そう。
エンジンのバブルとか…普通にEVで済むかｗ。

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/18(火) 20:14:38.51

磁石の反発力って　もっと近距離まで近づかないと　ダメってことだろ？

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/18(火) 20:26:21.16

ノック式ボールペンならイケるんじゃないかな

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/18(火) 20:43:41.07

磁石の反発はエアサスに似てるんじゃないか？
気体の衝撃波も発生しないからエアサスより乗り心地は良さそうだな。

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/18(火) 20:56:21.23

磁石をタイヤに使ってエアレスタイヤ出来ないかと思うんだよな

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/18(火) 21:14:43.37

>>18
木やプラスチックで良いんだよ？

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/18(火) 21:33:05.23

磁石を扱って磁気回路作った事あるけど、ネオジム磁石は割れやすいから、
強力な磁石でおもちゃとか作ると、割れた時に凶器となって人を殺すのと、
デカいネオジム磁石を取り寄せると、注意書きに、絶対に一人で作業しないでください。
磁石に挟まれた時、１人だと死にます。という脅し文句があって笑う事がある。

というか、3mmぐらいのネオジム磁石の取り扱い説明書にあるから、デカいネオジム磁石で実験したくないんだろうなって思うわ。

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/18(火) 23:58:33.32

>>19
今は市販車もハイドロじゃないの？

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/19(水) 02:26:02.22

>>15
科学の成功は９割９分の失敗の先にある

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/19(水) 02:27:58.14

>>25
ＨＤＤに入ってるサイズのでさえ扱うのに恐怖を覚えるレベルの磁力

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/19(水) 03:27:57.16

>>3
まぁつまるとこ
記事には、その通りの事が書いてある訳だが

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/19(水) 03:41:27.68

靴のクッションに応用できないか？
砂鉄が付くけど

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/19(水) 11:36:32.48

マグレブで答えが出てるじゃん

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/19(水) 16:07:12.47

まあ厳密には違うものは違う
これはやらなくてもわかる

記事読んでません面白くないから

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/19(水) 16:08:00.59

>>30

材料化学

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/19(水) 16:36:55.54

ネオジム磁石を作った日本人はノーベル賞いける気がするんだが

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/19(水) 16:36:56.81

>>30
出来たとしてもロシアは鉛筆を使ったと同じことになりそう

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/19(水) 16:49:57.92

>>14
文系ならまともな文章書けるはずだろ

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/19(水) 16:51:14.61

>>1
俺の生脳スパコンのシュミレートによるとホッピングの衝撃で磁石が砕け飛び散り周囲の見物人が大怪我をする

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/19(水) 16:57:40.27

空気バネのホッピングが売っているんだからこれもできて不思議はないんじゃね？

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/19(水) 17:14:29.77

ホッピングじゃなくて浮いてるだけでもおもしろいとおもうけど
人間の力では制御できないね

クルマのサスペンションに磁石を補助的に使用するのはどうだろう

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/19(水) 20:42:55.54

>>12
それはサンポールヾ(・・;)

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/19(水) 20:55:26.96

>>39
バンプラバーの代替として使えそうだと思ったけど
普通に考えてラバー製のほうが低コストか。

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/20(木) 01:28:32.41

そもそも強力な磁石が危険だし、使えたとしても商品には出来んわな
金属粉が大量に付着していくのが簡単に想像できるwwwww

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/20(木) 08:43:26.90

バネと磁石のコラボでいいんじゃないの。
バネの耐久性もコラボなら維持できそうだし。

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/20(木) 09:20:21.09

>>42
磁石が割れるとか、非磁性の構造材の強度とか心配したけど、
砂鉄のことは思いつかなんだわ。

屋外で遊ぶと砂鉄を拾ってワシャワシャになるんだな。
ガキのころ鋼鉄ジーグの超合金を砂場に持ち込んでエラい目に合った。

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/20(木) 09:35:35.55

小さい頃磁石数個で試したことあるけど一瞬反発でバネっぽくなるけど一瞬で終わるんだよな

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/20(木) 09:38:40.20

>>3
磁石の直径と比べて短い距離ならバネのようにふるまう

>>4
反発力の問題だけじゃなくて面積が増えてる効果が大きい

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/20(木) 09:49:39.46

>>3
物理的な動きの側をリニアから２乗に変換すればいいんじゃね？

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/20(木) 10:12:40.02

>>37
>シュミレート
誰もツッコミしないので一応ねw

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/20(木) 10:35:03.68

>>44
こんなところに俺がいるとは...
電磁石だったら良かったのに、と後になって思った。

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/20(木) 10:35:54.77

おバカ大賞>>48

外来語なんて発音が様々なんだから
カタカタ語違うくらいなんだってんだね？
エゲレスもイギリスも同じって理解できてるかね？

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/20(木) 12:19:12.58

>>50
恥ずかしい奴だな。
元の単語見ろよ。simulateがどうしてシュミになるんだよw
エゲレスは江戸時代に入ってきたポルトガル語のInglesの発音エングレスからきてる
だろ。

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/20(木) 12:52:45.52

バカか
simulateの発音をいくらカタカナで表しても正確にはならない
タダの当て字なんだからな
カタカナ読みして外人に笑われてるバカ

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/20(木) 12:59:59.12

発音聞けよ。どう聞いてもシュミにはならん。

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/20(木) 13:18:12.32

>>53
お前の耳が真実なのか？
動物の鳴き声の表記は日本式が正なのか？
頭悪いバカ

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/20(木) 23:31:13.86

反重力の基礎になるからしっかり研究しろよ

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/21(金) 06:39:27.24

日本語だとホッピングと書いてあるけど、
元記事は pogo。一社のホッピング製品の
ブランドだけど、丈夫さと大人の体重に
耐え、簡単に3メートル級のジャンプが
出来ると結構人気。なんで新しいバネに
変わるものがあればpogoかという話は
これ見れば理解できる。

https://youtu.be/swFhZyvjxik

ちなみにpogoは、自社でも高級グレードと
して、バネを強くし5、6メートル飛べるのも
製品として売ってるぞ。

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/22(土) 15:49:37.31

インチポンドやめろよ

**ニュースソース検討中＠自治議論スレ** · 2018/12/24(月) 17:27:08.99

衝撃力を磁石に与えると、たとえば金槌でカンカンと軽くたたき続けると、
磁石の磁力はどんどんと下がってしまい、弱い磁石になってしまう。