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◆아키야마 히토

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자연이 만들어내는 아름다운 형태

옛날、소시지 TV CM에서 '맛있는 것에는 소리가 있습니다！'라는 캐치 복사본이 있었지만、기억하십니까?？　뜨거운 물에서 소시지를 삶은 후、소시지를 씹으면 '파릿' 소리가 난다、그 소리와 동시에 방금 잡은 사본이 흘러나왔습니다。

이번에는 '아름다운 형태로 나름대로이와유케있음'、즉、모양에서、당신이 생각할 수 있는 이유가 무엇인지 소개하겠습니다。

연꽃 잎에 물방울이 구형이지만、이것은 물방울의 표면을 최소화하고자 하는 표면 장력이 작용하기 때문입니다。일정한 부피를 가진 입체 내에서 표면적이 최소화되는 것은 구체입니다、가스탄크、수조 탱크、석유 탱크 등에 구형이 많은 것도 같은 이유입니다。즉、탱크를 만드는 철 등의 재료를 일정량으로 했을 때、저장 용량을 최대화할 수 있는 형태가 구입니다。

벌집을 자르면、절단면에 육각형이 틈없이 줄지어 있습니다。이것은 친벌이 둥지를 만들 때、체내에서 낼 수 있는 밀랍의 양으로 꿀벌이 들어가는 소방의 면적을 최대하고 틈없이 집합체를 만들려고 하면、소방은 삼각형도 아니고 사각형도 아님、정육각형이 되기 때문입니다。

한 옛날 전、급식에서 낸 우유 팩의 형태는 테트라 팩^Ⓡ라든지、삼각형 팩이라고 불리는 조금 움푹 들어간 사면체였습니다。정사면체를 아무리 잘 채워도、틈없이 채울 수 없습니다。한쪽、테트라팩^Ⓡ라고 불리는 사면체는 공간에 틈없이 채울 수 있기 때문에、운반하거나、냉장고에 저장할 때 유용했던 것。그러나、자동 판매기에서 우유 팩을 판매하게 된 후、잠시 후 테트라팩^Ⓡ이 세상에서 거의 사라졌습니다。사면체에 있는 4개의 뾰족한 정점(각)、판매기 내에서 떨어질 때 튜브에 걸려、자주 고장의 원인이 되었기 때문。현재 대부분이 직육면체 모양의 팩이 되어 있습니다。

생활을 편리하게 만드는 아름다운 형태

도로에 있는 맨홀 뚜껑、정방형도 가끔 있지만、원형이 압도적으로 많다는 것을 알았습니까?？이것에는 「뚜껑이 원형이라면、어느 위치로 어긋나도 절대로 낙하하지 않는다'는 안전 비밀이 숨겨져 있습니다。

주어진 도형을 캘리퍼스로 끼워서 측정한 폭을 '전달 폭'이라고 합니다。예:、타이다엔엔을 세로로 측정했을 때와 가로로 측정했을 때는、전달 폭 a와 b가 다릅니다(그림 1)。

그림 1

어느 방향에서 측정하든、전달 폭이 항상 같은 도형을 '정폭 도형'이라고 합니다。원은 정폭 도형이므로、맨홀 뚜껑을 원으로 하면、뚜껑이 어긋나도 떨어지지 않습니다。자동판매기에 투입하는 동전이 도중에 걸리지 않도록 하기 위해서、정폭 셰이프가 되는 것이 중요합니다。정폭 도형의 동료에는 원 이외에도 정삼각형、정오각형의 가장자리를 호로 바꾸어 놓을 수 있는 루로의 삼각형、루로우의 오각형 등이 있습니다(그림 2)。

그림 2. 루로의 삼각형과 루로의 오각형

더、칼날 모양이 정폭 도형의 회전 드릴에 의해、정사각형 구멍、정육각형 구멍을 열 수 있다는 것은 놀라운 일입니다(그림 3)。사실 미국에서 특허를 받았습니다。

그림 3. 회전 드릴과 정사각형과 정육각형의 구멍

이제 눈치채는 분도 많다고 생각합니다만、정폭 도형은 자동차 엔진에도 로터리 엔진으로 적용됩니다(그림 4)。로터리 엔진 내부에서는、내벽이 트로코이드 곡선(임의의 곡선 위를 원판이 미끄러지지 않고 굴러올 때 원에 고정된 1점이 그리는 궤적)이라고 하는 고치형을 해、그 안에서 루로의 삼각형 모양의 로터가 회전합니다。그때、루로우의 삼각형은 트로코이드 곡선에 항상 3점으로 접하면서 회전할 수 있는 기하학적 특성이 있습니다。이런 3접점으로、고치형 내부는 ①연료가스의 흡기실、②가스 압축실 및 폭발실、③ 폭발 후 가스 배기실의 3개의 방으로 나눌 수 있습니다。로터가 1회전하는 동안、흡기실에서 엔진 내부로 이송된 가스는 로터의 회전에 따라 두 번째 압축실로 보내져 점화되어 폭발(동력화)、추가 로터의 회전에 따라 연소 후 가스가 배기실로 보내져 엔진 외부로 배출되는 사이클을 원활하게 추적할 수 있습니다。

그림 4. 로터리 엔진

생활에서 변한 모양을 만나거나、그 모양의 특성을 분석하면 나쁜 이유를 알 수 있습니다。