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ジャイロかたつむり - 動作説明編

こんばんは、matkです。

一部(だけ)で好評な前の記事で作りましたジャイロかたつむりの動作の説明をします。

まずはジャイロ効果によって動こうとする向きについてです。
動画のはじめにゆっくり左に傾いてから、クイッと右に傾く時があります(0:11-0:12)。下の図はその時のジャイロかたつむりを後ろ方向から見たものを図示したものです。
gyro_effect.png

クイッと動かす前は円盤は図中の左側の水色の位置にいます。の矢印の方向に高速に回転しています。その回転軸を右手でつかみます。つかみ方は上からつかむのと下からつかむの2通りありますが、の矢印の向きと指の付け根→指先の向きが一致する方を採用します。上の図では上からつかむことになります。その際に、Good Job!と親指を突き立てた方向が、円盤を貫通している立体的なの矢印の方向になります。この立体的なの矢印を高校物理の用語では「角運動量ベクトル」と呼びます。

同様に、次はクイッと動かす(オレンジ色の矢印)ほうも考えます。このクイッと動かすのも回転ですので、同じように角運動量ベクトルを考えることができて、それが手前から奥に向かって伸びている立体的なの矢印になります。

さて、ジャイロ効果によって動こうとする向きは?と言いますと、結論としては「円盤の角運動量ベクトルをクイッと動かす角運動量ベクトルに重ねようとする向き」すなわち、図中の立体的なの矢印の向きに力が加わります。今回のジャイロかたつむりではNXT本体がやや後ろにあるため重心が後ろに偏っており、また、車輪は前進しかしないように細工がしてありますので、結果として右前方向にスケートで滑っていくように動きます。

動画の次の動き(0:13-0:14)では、右に傾いた円盤をクイッと左に傾かせることで、左前方向に移動します。これも全く同様に考えればOKですので省略します。この右前方向への移動と左前方向への移動で前進ができることになります。

次はジャイロかたつむりの方向転換に関してですが、これは簡単で、クイッと動かさずにマッタリと動かすと移動の(円盤じゃない方の)角運動量ベクトルが小さくなりすぎて、ジャイロ効果は無視できます。力が働かずに動きません。ですので、例えば動画の中では、「右に傾ける時はマッタリマッタリ。左に傾ける時はクイッ。」を繰り返しています。すると、左前方向にしか移動しませんので、結果として左向きに方向転換できることになります。
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●主な登場人物
koba : 会長. RCX, WeDo, NXT1.0, NXT2.0を持つ.
matk : 副会長. 2010年夏にNXT2.0を購入, 20年来のレゴ熱復活.
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