雑学界の権威・平林純の考える科学

 「輪ゴムでバンジージャンプ!」をやってみたくなったことがある人は、意外に多いものです。 机を前に、ツマラナイ作業を続けていたりすると、誰しも「うぉー、こんなことやってられるかぁ−!」と叫びたくなり、そして、机の上に転がる輪ゴムを繋げて「ひとつバンジージャンプでもしてみようか!」と思うわけです。たとえば、輪ゴムで32メートルのバンジージャンプをされたこの動画の方たちのように、高いところから輪ゴムを命綱にエイヤッと飛び降りてみたくなるものです。けれど、それで大けがでもしたら・あるいは天に召されてしまったりしたら、それはとても困ります。…というわけで、今回は「輪ゴムでバンジージャンプ!」をやってみたい人への実践的なアドバイス(バンジーセット作成編)です。

 バンジージャンプをするためには、

  1.   1. 何メートル飛ぶか
  2.   2. 輪ゴムを何本繋げるか
  3.   3.(さすがに輪ゴムを繋げたものがひとつだけあっても体重を支えきれないので)輪ゴムを繋げたものを何本用意するか


を決めなければなりません。実は、これらの選択肢は「一番最初の選択」である、何メートル飛ぶかということを決めると(そして、輪ゴムの本数を可能な限り少ないしたい…という経済原理にしたがうと)、自動的に決まります。たとえば、下に示した図は、体重60キログラムの人の場合に、何メートルのバンジーをしたければ、何本の輪ゴムを繋ぎ・それをさらに何束たばねれば良いかがわかるようにしたものです。このグラフでは、青く塗りつぶした部分が「バンジージャンプが成功する条件」で、赤く塗りつぶした部分が(バンジーが)失敗する条件です。たとえば、体重60キログラムの人が20メートルバンジーをするなら、18号の輪ゴムを100本繋ぎ、さらにそれを1000本くらい束にして、つまり10万本のバラならぬ10万本の輪ゴムを使って、バンジージャンプ用具を作らなければならない…というわけです。

 こうした計算をしてみると、冒頭でリンクした輪ゴムでバンジージャンプをされたこの動画の方たちは、使った輪ゴムがたった3000本では、それは絶対失敗するはずだ…ということがわかるわけです。30メートル飛び降りるためには、最低限150本の輪ゴムを直列に繋いだ上で、それを1000本束ねる=15万本の輪ゴムを使わないとダメ、という結果です。

 ちなみに、何メートルのバンジージャンプをするためには、輪ゴムをどんな風に繋ぎ・束ねれば良いかという問題は、飛び出す場所の位置エネルギーと輪ゴムの弾性定数をもとにした弾性エネルギーの保存則と、輪ゴムは元の大きさの4倍以下にしか伸ばすことはできないという制約不等式、さらに輪ゴムを可能な限り減らしたいという経済原理を使うことで解くことができます。輪ゴムの繋ぎ方・束ね方で各輪ゴムに分配されるエネルギーが違うことを考慮してエネルギー保存則を解き、輪ゴムが伸びることができる上限や、なるべく輪ゴムの本数を少なくしたいという経済原理により、何メートル飛びたいかという条件が決まると自動的に値が決まるのです。

 さて、一番重要な「何メートル飛ぶか」ですが、それは「あなたの度胸と向こう見ずさ」次第です。どきょう・向こう見ずさに関しては、計算無しで(圧倒的に輪ゴム本数足りない状態で)30メートルのバンジーを行った輪ゴムでバンジージャンプをされたこの動画の方たちに教えを請うのが良さそうです。

 濡れた髪を素早く乾燥したい時の定番テクニックは、濡れた髪からタオルで水分をよく拭き取った後にドライヤーをあてる、吸水性の高い繊維を頭に巻きつつドライヤーをあてる、髪の根元から乾かすことで一旦乾かした箇所が再度濡れてしまうことがないようにする、といったところでしょうか。しかし、科学的計算によれば、髪を素早く乾かすことができる意外に効果的なテクニックが存在してるのです。…それは、指を開いた手を髪に差し込み、掌(てのひら)を素早く(ドライヤーの風を横切るように)左右に振りつつドライヤーの風をあてる、というものです。

 日本工業規格JIS9613(ヘヤドライヤ)によれば、ドライヤーは、吐出口から 30mm 離れた位置において70℃以上140℃以下の熱風が秒速5メートル以上の速度で吹き出すように作られています。といっても、髪にドライヤーの吹き出し口をあまり近づけると、髪の毛が100℃近くなり熱で変質してしまうので、現実的には15センチメートルくらい離れた箇所からドライヤーの風をあてるということになるでしょう(参考&右図:花王ヘアケアサイト)。すると、たとえば1200ワット程度のドライヤーでは、髪の毛の温度を80℃程度に抑えつつ乾燥させることができるようになります。

 15センチメートル離れたところからドライヤーで髪の毛に風をあてるとすると、秒速15メートルほどで熱風を吹き出すドライヤーの場合で、吹き出し口から15センチメートルくらい離れたところでは、熱風の風速はおおよそ秒速6メートル程度になります(参考&右図:ヘアドライヤーではないですが”HP162 ハンディタイプ包装機の(熱)風の吹き出し方を調べてみました”)。つまり、ドライヤーの吹き出し口での風速・温度が、15センチメートル離れたところでは大体半分になるという具合です。

 さて、指を開いた手を髪に差し込み、掌(てのひら)を素早く(ドライヤーの風を横切るように)左右に振るとどういうことが起きるでしょうか?掌を左右に高速でシェイクしてみると、大体20センチメートル程度の幅を秒6回程度で振ることができます。つまり往復で40センチメートルの距離を秒6回ということで、ドライヤーの風に対して(横切るように)秒速240センチメートルもの動きを髪の毛に与えることができます。この動きをドライヤーの風に加えてやると、秒速6メートルのドライヤーの風が秒速6.5メートル相当に変化します(風の向きに対して鉛直に振っているため、残念ながら6+2.5=8.5とはなりません)。

 そして、髪が約15グラムの水分を含んでいるものとして、温度80℃の熱風が①秒速6メートルで吹き付ける場合と②秒速6.5メートルで吹き付ける場合の乾燥時間をシミュレーションしてやると、前者が1分40秒(100秒)、後者は1分36.5秒(96.5秒)で髪の毛が乾くという結果になります。つまり、3.5秒ほど速く髪の毛を乾燥させることができる、というわけです。パーセンテージに直すと、乾燥時間を約4パーセント時間を短くすることができるのです。ということは、髪の毛が長くてドライヤーを5分(300秒)使っている人であれば、一回あたり12秒短くすることができる、…さらに1年365日あたりにすると、12×365=4380秒=73分=1時間13分も時間を有意義に使うことができる、というわけです。

 指を高速にプルプルと震わせるたけで、濡れた髪を素早く乾かすことができる!?(計算上はそうなるはず)という㊙テクニック、試してみるのはいかがでしょうか? 

 「決まり・ルール」は無味乾燥に思えますが、読んでみると意外に面白く・奇想天外な内容が書かれていたりすることがあります。たとえば、環境省の自然公園等施設技術指針(平成25年7月)の「第3部 施設別技術指針」から「第五章 公衆便所(自然地域トイレ含む)」を読むと、トイレに入って便器に「ことをいたす」時に必要な「動作スペースの大きさ」、具体的には大便器(洋式・和式)/小便器(ストール型…と言うんですね!)で大便や小便をする際に必要な動作スペースがわかりやすく図示・解説されていたりします。そして、大便器(和式)には、こんな解説文が書かれていたりして、その切実なまでのリアルさと図のシュールさに思わず笑ってしまいそうになります。

 便器と前面の壁が近すぎると、頭を壁にぶつけないように後方に下がるため、便器の後を汚してしまう。

 しかし、大便器(和式)と前面の壁が近すぎないような設計にしてあるはずなのに、そこに描かれた和式大便器に座り込む人の 頭の先には20センチメートル強程度しかスペースがありません。足下を基準にすると、およそ足下から40センチメートル先に壁がある、という状態です。そして、小便器(ストール型)と和式大便器で小便/大便をする時の「動作に必要なスペース」がほぼ同じ、となっています。…それって、かなりバランス感覚が優れてないと難しいんじゃないか!?と思ってしまいます。

 私が脳内計算した結果では、人が屈んだ状態から立ち上がる時は、足先から壁までが「座高長の1/2以上」あることが必要とされます(人が屈む時には、(膝を支点にして)膝から上にある上半身が二等辺三角形を描くような形になります)。…だとすると、現在の日本人の平均身長170センチメートル超の場合(座高が80センチメートルくらいあるような場合)には、大便器に座った人の足先から壁面までは40センチメートルを超えていないと辛い、という推論が導かれます。もちろん、自然公園等施設技術指針に描かれた図は、和式大便器に座る人の足先には(ちょうど)40センチメートルほどの空間が拡がっているわけですが、「それって、ギリギリ過ぎじゃないか!」「だから、公衆便所の和式便器には”失敗”してるケースが多いんじゃないか!」と尋ねてみたくなるのです。…あなたなら、和式大便器に座る時、頭や足の先に一体何センチメートルの空間が必要だと思いますか?