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富士山の降灰はどう広がるのか?──煙の拡散を支える“数学のしくみ”をのぞく④

さて、本シリーズ最後となる第4回目はお待ちかね、「グラフ化」です。ここでは、プログラミング言語のPythonを使ってサットンの拡散式の描画を試みます。 高校数学でも、微分の単元で、ある程度関数のグラフ化を扱います。しかし、残念ながら、初等数...
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富士山の降灰はどう広がるのか?──煙の拡散を支える“数学のしくみ”をのぞく③

ここまで、フィックの第1法則・第2法則を通して拡散現象の基本構造を見てきました。今回は、それを実際の大気中の煙や排ガスの予測に応用した「サットンの拡散式」を取り上げます。サットンの拡散式の構成さて、ここまでは拡散方程式の一般解を眺めてきまし...
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富士山の降灰はどう広がるのか?──煙の拡散を支える“数学のしくみ”をのぞく②

前回は「濃度差が流れを生む」というフィックの第1法則を紹介しました。今回はその流れが時間とともにどう変化していくかを表す、第2法則に踏み込みます。フィックの第2法則 ― 時間とともに変わる濃度流れが生じて物質が移動するということは、もとの場...
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富士山の降灰はどう広がるのか?──煙の拡散を支える“数学のしくみ”をのぞく①

はじめに富士山が大規模噴火したときの降灰シミュレーションが、今年8月に内閣府から公開されました。25km、60km、100kmと、距離による降灰の違いが示されており、誰もが想像できるように、火口に近いほど灰の堆積が大きくなります。少し前に書...
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牛乳パックが「紙」なのに水に強い、地味にすごいヒミツ

皆さんは、普段何気なく牛乳やジュースを飲むときに使う「紙パック」について、不思議に思ったこと、ありませんか?考えてみれば、紙って水に弱いもののはず。ティッシュペーパーなんて一瞬でぐしゃぐしゃになるし、新聞紙や段ボールも、ちょっと水に濡れただ...
Insight(気付く)

コーンフレークの「ジッパー付き袋」に隠された、空気と熱の巧妙な科学

皆さんは、朝食にコーンフレークやシリアルを食べることはありますか?食べ終わった後、袋を閉める際に指で「パチッ」と押し合わせる、あのジッパー。普段何気なく使っているけれど、あれがないと、コーンフレークなんかすぐに湿気ちゃって使い物にならなくな...
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考えてみたら不思議かも?「手が離れない」謎現象に隠された、空気と水の地味にすごいヒミツ

421日々のニュースで、環境問題や新素材、最新テクノロジーの話題が出てくるたび、『もう少し科学的な視点があれば、もっと深く理解できるのに…』と感じることはありませんか?学生時代、理系科目に苦手意識があった方も、大人になってから改めて『なぜ?...
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エアコンいらず?昔の日本の夏の涼み方に隠された科学の知恵

「なぜ?」を探求するSTEAMの視点:日本の夏を涼しくする秘密を探ろう!じめじめと暑い日本の夏。今ではエアコンが手放せないご家庭も多いのではないでしょうか?でも、昔の人たちは、どうやってこの暑い夏を乗り切っていたのでしょう?実は、そこには私...
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測距センサーを数学的に理解する:距離測定の原理とデータシートの数理モデル

はじめに:レストランで活躍する自律移動ロボットのセンサー技術最近のファミレスでは、自律移動ロボットが配膳するのが当たり前になってきました。はじめは、こんなもん普及するかよと高をくくっていましたが、あれよあれよという間に大量導入が進んでいきま...
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電池の内部抵抗が増加して電池性能が劣化するってどゆこと?

鉛充電池の劣化は「内部抵抗の増加」と言われますが、それが具体的にどんな影響を及ぼすかご存じですか?起電力と端子電圧の違いを理解し、内部抵抗が増えると電池の性能がどう変化するのかを詳しく解説します。