hirax.net::Keywords::「空気砲」のブログ

■でんじろう先生のデモ実験でおなじみの「空気砲」を流体シミュレーション計算してみよう!?　

　でんじろう先生のデモンストレーション実験でおなじみの「空気砲」もどきの流体シミュレーション計算をしてみました。たかだか大きさ数十ｃｍのほんの小さな空気砲ですが、その空気砲から放出される煙ドーナッツの発生過程（や速度ベクトル）を眺めてみると、TV画面で見る派手な映像を、背後で支えているとても面白い物理現象の姿が興味深く浮かび上がりつつ、見えてくるような気がします。特に、ケルビンの渦定理が言う通り「箱の中では正反対の渦（循環）ができているさまなどは、結構おもしろいのではないでしょうか。（アニメーションGIF版も置いておきます）

■「空気砲」や「たばこ煙でドーナツ」の秘密をコンピュータシミュレーションで調査せよ!?　

　 09.23 「空気砲」や「たばこ煙でドーナツ」の秘密をコンピュータシミュレーションで調査せよ!?を書きました。

　つまり、綺麗なボルテックスリング、華麗な空気砲やタバコ煙のドーナッツを作り上げるためには、「押し出した空気が回り出す周期より少し短いくらいの時間だけ、瞬間的に空気を吐けば良い」ということがわかるのです。

■現実世界の空気流れをリアルにシミュレーションする科学オモチャを作ってみよう!?　

　現実世界の空気流れをリアルにシミュレーションする科学オモチャ「バーチャル空気砲」を作り始めました。現実世界の空気の動きをマイクで検知して、その周囲の空気流れをシミュレーションで可視化して、現実世界に重ね合わせて…でんじろう先生ネーミングで有名になった「空気砲」や各種現象を、背後の科学を自分の体で実感することができるようにしよう！というものです。

　試しの実験をしてみたところ、空気流の状態検知はできそうなので、後は適当に色々な機能を作り、そして組み立てていこうと思います。再来月の11月23,24日、東京ビッグサイトのどこかで佇むことを目指して…。

■続 VR 空気砲プロトタイピング（疑似体感できるミニ空気砲をKinectで作ってみよう!?）　

　TV番組で見る「空気砲」…それをバーチャルに（けれど自分の手と体で）実感するためのコードを書いてみました。数種間前に作成した、「現実世界の空気流れをリアルにシミュレーションする科学オモチャ（空気振動を検知して、その状態に応じた流体シミュレーション結果を現実空間に重ねて表示する科学オモチャ）」を、Microsoft Kinetを使うことで、現実空間にシミュレーションされた空間をスムースに重ねててみたいという（重ねてみたいなら、そんなものを作ってみよう！という）システムです。

■流体力学シミュレーションによる「インタラクティブ空気砲」　

　明日・明後日（23日・24日）、「作った色々なもの」を展示するお祭りMaker Faire Tokyo 2014が東京ビッグサイトで 開催されます。そこで、「第3ホール19島の7（理科教育研究フォーラム）」という場所で、流体シミュレーションを活用した「インタラクティブ空気砲」を展示しています（参考：「ビックサイトの第3ホール 19島の7」でお待ちしております）。

　ドーナッツ状の煙を大砲のように発射する「空気砲」は、日本では、でんじろう先生ネーミングで大ヒットした（らしい）実験です。空気の動きの不思議を強く感じることができる楽しい道具です。…けれど、そんな空気砲の中で何が起きているかを、その中でどのように流体が動いているのかは、よくわからなかったりします。

　そこで、流体力学シミュレーションを活用した「インタラクティブ空気砲」を作ってみました。普段は、思春期の男の子や、思春期をひきずる大人向け科学を日夜追究しています。しかし、今回は、「お子さん連れの家族」をターゲットにしてみました。

　というわけで、明日・明後日、東京ビッグサイトでお会いできたら幸いです。