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2015年11月 8日 (日)

サイエンスアゴラ2015『作って楽しむ万華鏡の不思議』準備中~(その3)

サイエンスアゴラ2015
11月14(土) A会場(日本科学未来館)1階 企画展示ゾーン Aa-045
作って楽しむ万華鏡の不思議で出展するので、その準備中~で紙管を96本カットし、
準備中~(その2)で、ビー玉万華鏡のビー玉が紙管から飛びだしたりしないようにするために紙管の先端に両面テープを貼り(96本)、
そして準備中~(その3)では万華鏡で一番大事なパーツ「鏡(ミラー)」のカットです。
Teleidoscope_Mirrors3種
今回、ミラーの形を3種類用意しました。ミラーを組むと…
Teleidoscopemirro606060Teleidoscope_Mirro904545Teleidoscopemirro906030
左から順に…
・正三角形のミラー(これが一般的な万華鏡のミラーです。)
・直角二等辺三角形(90°45°45°)のミラー
・直角三角形(90°60°30°)のミラー
みなさん正三角形ミラーの万華鏡は覗いたことあると思うのですが、直角三角形ミラーの万華鏡はどんな風に見えるのでしょうか?
興味があったらサイエンスアゴラに見に来てね(^_^)

今回のサイエンスアゴラで伝えたいことは…
万華鏡はキレイ~なだけじゃなく、科学/幾何学なんです。
…ってこと。そのために3種類のミラーを用意しました。『作って楽しむ…』なので作れます。無料です。80セット限定です。あ、作れるのは3種類のうちどれか一つね。

で、今回は万華鏡のミラーカットのお話…
万華鏡作り初心者が、万華鏡キットじゃなくて、自分で材料を買いそろえて自作するとき一番の課題は鏡(ミラー)をどうやって入手して、どうやってカットするか?です。
お薦めは「ポリカーボネイトミラー」です。
東急ハンズで 450mm×300mm(0.5mm厚) \1,393
0.5mm厚のポリカーボネイトミラーはカッターで一回切れ目を入れて折り曲げると簡単に切り離すことができます。
ポリカーボネイトミラーの他に東急ハンズの素材コーナーにある樹脂製ミラーは「塩ビミラー」があります。塩ビミラーの価格はポリカーボネイトミラーの約半額です。「安くてイイじゃん!」と思ったのですが… 塩ビミラーには「反り癖」がつくという欠点があります。
↓昔(2009)買った塩ビミラーに「反り癖」がついていた。
Pvc_mirror2009a Pvc_mirror2009b
ポリカーボネイトミラーにこのような反り癖がついていることはありません。
ポリカーボネイト」はCD/DVD/BD等のディスクに使われている素材です。CD/DVD/BDのディスクはドライブの中で高速回転します。高速回転するディスクが水平でなく「反り」があったら… ダメですよね。ですので、ポリカーボネイトは安定性の良い素材のようです。万華鏡のミラーって平らじゃないとダメですから(予算が許せば)塩ビミラーじゃなくてポリカーボネイトミラーを使っています。(ちなみに、万華鏡キットのミラーはたいてい塩ビミラーのようです。反りのない塩ビミラーを万華鏡ミラーサイズにカットしてしまえば、もう反り癖がつくようなことはないでしょうから、材料単価の安い素材を使いますよね~)

え~最初のポリカーボネイトミラーをカットした写真で、反っているように見えるのは、反っているんじゃありません。3枚一組の万華鏡ミラーを切り離さずに切れ目を入れているので、切れ目のところで「折れ曲がっている」のです。
万華鏡ミラーを3枚に切り離してしまうと、何人分のミラーがあるか数えるのに手間がかかります。また、今回は幅の異なる3枚のミラーで一組のものもありますから、切り離さないで3枚一組にしておくのがイイのです(^_^)

今回カットしたミラーの数は…
・正三角形:48セット
・直角二等辺三角形(90°45°45°):24セット
・直角三角形(90°60°30°):24セット
計96セットです。450mm×300mmのポリカーボネイトミラー1枚から12セット分切り出せるので、各々12の倍数。
450mm×300mmのポリカーボネイトミラー8枚×\1,393=\11,144  ミラーで1万円超! でも、ミラーの2/3は ユニアート湘南平塚店 夏休み工作WORLD「ビー玉万華鏡」(2012/07/22)←このときの売れ残りの在庫だから… 今回は「在庫一掃セール(^^;」って、無料だから作りに来てね。残った材料を持って帰るの…荷物も心も重いから。用意した材料が無くなって、荷物も心も軽く帰りたい(^o^;

さて、ミラーカットが済んだので、試作です。低学年の子供でも簡単に確実に作れるか確認しておかねばなりません。今回はミラーの組立方法をオブジェクトを変えられる万華鏡(Kaleidoscope)の方法より改良しているので、たぶん10分以内でビー玉万華鏡を作れると想定しています。
・サイエンスアゴラ開催時間:10:00~17:00 →7時間
・同時に2人作れるので、1時間に12人
・12人/時 × 7時間 = 84人 (休憩時間とか入れてないから、80セットは妥当な数)

あ~試作の結果ですが・・・
Teleidoscopemirroext1
ミラーが紙管からはみ出してしまった~(汗;) なぜだ!?
今回の紙管の長さは(2000mm÷12≒)167mm
内径30mmの紙管の先頭には直径30mmのビー玉が付くので、ミラーはビー玉の半径15mm+α引っ込めて、ミラーの長さは150mm(←この150mmという長さ、450mm×300mmのポリカーボネイトミラーを横に3等分してピッタリなので、ミラーの余りが出なくてとってもGood!)なのだが… なぜはみ出すの?
観察…
Teleidoscopemirroext2
あ~!ビー玉は紙管の先端に半分突き出すのではなく、1/3程度しか出ないのか~
だからビー玉は紙管の中に20mmほど嵌まっている。
ビー玉の突き出し量は(ビー玉の微妙な直径の違いにより)10mm~14mm程度。
だから、ミラーを引っ込める量は15mmじゃなくて20mm程度必要だったんだ~(誤算ですね~)
ビー玉を付けた紙管の中に収まるミラーの長さは…
・直角三角形:147mm=167mm-20mm(ミラーがビー玉の中心に当たるから)
・正三角形:149mm(直角三角形のようにビー玉の中心に当たらないので、チョイ長め:現物合わせで149mmとした。)
…ということで、カット済みの96セットのミラーを3mmほど短くカットしなければなりません。
夕方このことに気づき、夜なべ作業をした結果…
Teleidoscopemirroext3
ミラーカット作業、完了~(^o^) 深夜2時…疲れた~

※これでビー玉万華鏡の材料準備は終わりかというと… それが、まだまだあるんです~
それをブログに載せている余裕はなく、サイエンスアゴラ開催(汗;)
サイエンスアゴラ2015『作って楽しむ万華鏡の不思議』で、ビー玉万華鏡96セット

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