皆さんは普段、何を使ってどのようにコーヒーをかき混ぜていますか？一般には、ティースプーンやマドラーを使うことが多いと思います。その使いかたには、円を描くより左右にに往復させたほうが混ざりが速いなどよく言われます。
一説には、左右方向に往復運動させると、図のように複雑な流れができるため、かき混ぜやすくなるとも言われているようです。
そこで、私は次のような仮説を立てました。
「複雑な流れをより多く作り出せば、より早くかき混ぜられるのではないか？」です。
例えば、コーヒーやスープをかき混ぜるのにはティースプーンや割り箸等が使われますが、これらは、孔がないため、下図左のように両側に水の流れができると考えられます。一方、今回作ったジャイロイドのマドラーはたくさんの孔があるため、より多くの水の流れができるのではないかと考えました。
※流れはあくまで想像です。
そこで、作ったのが下画像のような物体です。この物体は少し変わった形をしていますが、ジャイロイドといい、空白が多いにもかかわらず、構造的に強いそうです。軽くて、強い構造ということですね。不思議ですね～。
そして今回私が着目したのは、この孔の空き方。様々な方向の流れを作り出してくれそうではないでしょうか？
孔の開き方がどのようになっているのか、理解しやすいように厚みや幅を大きくしたものを作ってみました。大きくしてみるとその構造が分かりやすいのではないでしょうか。
暖かい海に生息するサンゴや動物の骨のような形状となっていることが分かります。もしかしたら、自然界の多くの構造体もこのジャイロイドのような構造になっているのかもしれませんね。
割り箸とのかき混ぜ比較動画を作ってみましたので、もし興味があればご覧ください。
かき混ぜてみたのですが、かき混ざる速度にあまり差はみられませんでした。今回はコップを使ったので、効果が分かりにくかったのかもしれません。水槽とかもっと大きな場所でやってみたらまた、違う結果になるかもしれませんね。
ジャイロイドの強度については、こんな研究もあるみたいです。非常に興味深いですね。
ではこれで。