2023年度(令和5年度)

管理番号 分野 研究テーマ
R05-01 物理 双胴型防波堤による津波被害軽減

要約

 津波の波高を減少させる「双胴型防波堤」の水槽実験を行い,津波被害軽減に役立てたいというのが研究の動機である。私たちは双胴型防波堤として底面がひし形の四角柱を模型として作成し,防波堤間の隙間に面している角度と,防波堤の間隔に注目して実験を行った。角度は正三角形となる60度が最適である,防波堤の間隔は広いより狭いほうが波高を減衰できるという仮説を立て,双胴型防波堤の模型を自作し,その模型の角度や間隔による波高の変化を調べた。手動で波を起こし,模型通過前の波高によって場合分けをし,減衰率を比較した。

R05-02 化学 ガラスの汚れと水滴の接触角

要約

 私たちは,ガラスに付着する砂のような汚れに着目し,ガラス表面に付着した粒子の大きさや密度は,水滴の接触角にどのような影響を与えるのか疑問に思い,調べることにした。そこで,本研究では,砂と成分的に近く,粒子の大きさにばらつきの少ない研磨材を用いて実験を行った。研磨材の大きさと水滴の接触角の関係,また粒子の密度と水滴の接触角との関係を調べた。これらの実験により,粒子の密度と水滴の接触角は,粒子の大きさが大きいときは負の相関,粒子の大きさが小さいときは正の相関となり,逆の相関を示すことがわかった。

R05-03 生物 ビタミンCが植物に与える影響とその関係性

要約

 本研究では,ビタミンⅭには植物にとって発芽を促進させる効果があるのではないか,また発芽率を上げる効果があるのではないかと仮設立てて実験を行った。本実験ではブロッコリースプラウト,カイワレ大根,マスタードスプラウトの3種類のスプラウトを使用した。これらを使用した理由は,短い周期で効率よく実験を複数回行えるからである。スプラウトは通常,種に水を吸水させ,発芽後に暗化条件で成長させる。その後,葉に光を当てて緑化させるという過程を経て出荷される。先行研究より,植物自身に含まれるビタミンCの役割については分かっているが,外からビタミンCを与えた際に植物に与える影響についてはまだ研究がなされていないため,本研究を行った。

R05-04 物理 鉱石ラジオを使った電波発電

要約

 私たちは災害や電力不足による停電時にも使用することができる鉱石ラジオに注目し,鉱石ラジオは簡易に作ることのできる電源として利用できるのではないかと考えた。しかし,鉱石ラジオが生み出すことのできる電力はとても低く,通常の状態では小さい音声を聞くことしかできない。そこでアンテナや回路を変化させて電圧を増加しLEDを光らせることを目標に研究を行った。アンテナに巻くエナメル線の巻き数,アンテナの高さ,2つのアンテナ間の距離,回路を変化させて実験を行った。結果は電圧がアンテナの巻き数や地面からの高さに比例して増加し,2つのアンテナ間の距離は150cm以下のときアンテナ自体が生み出す電力が最大になった。

R05-05 化学 液だれ軽減への道

要約

 調味料を使うとき,液体が垂れて食事中に小さなストレスを感じる人は多い。この研究は,その小さなストレスを軽減し,快適な日常生活を送るために始めたものである。予備実験を行ったところ,口が薄すぎると液だれしないことが分かったため,まず,液だれする口の厚さを調べた。その結果,油は,どのような厚さの口を使用しても液だれした。一方,水は,1.5㎜より薄い口では,液だれしにくくなった。また,液だれを起こす口では,液体が口の下側を沿うように流れ落ちる現象(これを本研究では巻き込みと定義する)が度々見られた。油と水の結果の違いには表面張力が関係すると考え,それぞれの表面張力を実験によって調べたところ,水の値の方が大きかった。

R05-06 生物 カゼインプラスチックの分解について

要約

 牛乳由来のタンパク質から作られるカゼインプラスチックは生分解性をもつことから,プラスチックごみの削減につながると期待されている。しかし現在は,ハンコやボタンなど使用用途が少なく,一般に普及しているとは言い難い。そこで,私たちはカゼインプラスチックの生分解性以外の分解方法について調べることで,新たな場面で使えるようにしたいと考えた。

R05-07 物理 ダイラタント流体の量と衝撃吸収の関係

要約

 外部から力を加えると固体的に振る舞うが,力を加えるのをやめると流体的に振る舞うダイラタント流体には衝撃吸収の働きがあり,この現象(ダイラタンシー現象)にとても興味を持った。この流体に関する他の研究を調べてみると,ダイラタンシー現象が起こる条件や溶媒と溶質のより衝撃吸収する組み合わせについては研究されていたが,この流体がどのくらい衝撃吸収するのか実際に数値を測っている研究は見当たらなかった。そこでこの現象と衝撃吸収の関係を数値で示したいと思った。

R05-08 物理 自転車を漕いで手軽に風力発電~通学時のスマートフォンの充電を目指して~

要約

 私たちは風力発電に興味があったのに加えて,普段の生活で自転車を使うことが多いことから,自転車を漕ぐことで受ける風で発電し,通学時にスマートフォンを充電したいと考えた(図1)。そこで,身近な材料や安価なモーターから自転車用の小型の風力発電機を製作して研究を行った。
 風力発電機を自作するためには,最適なプロペラ,モーター,回路を考える必要がある。プラペラは作りやすさを重視して多翼型を採用し,大きさは自転車の前かごに収まるように計算して決定した。送風機を用いた実験と理論計算を通して,台形の羽を用いる場合,ピッチ角(回転軸に垂直な面に対する羽の角度)は15度,羽の枚数3枚が最適であると分かった。

R05-09 化学 ホコリと静電気 ~静電気は掃除の味方になり得るか~

要約

 たまったホコリや砂を掃除する手法として静電気を用いることが可能か検証した。ここでは,主にホコリの主成分であるアクリル・ウールの繊維と本校グラウンドの砂の質量と引きつける距離の関係に焦点を当てた。結果として,静電気で引きつけることができる距離は小さく,質量に関わらず一定であった。また静電気量が大きくても距離が大きいとは限らなかった。砂は繊維よりも引きつけられにくいことが分かった。以上より,静電気を用いて掃除機のようにホコリや砂を集めることは困難であると結論づけた。

R05-10 数学 片付け最適戦略についての考察

要約

 本研究では数理モデルの手法を用いた考察を行うことで,できるだけ片付けをせずに,なおかつ快適に過ごせるような,片付けについての最適戦略を提案する。私たちは,片付けを含めた日々の生活における労力を「生活労力」と定義し,生活労力の時間変動を表すモデルを作成した。得られたモデルから,生活労力は時間とともに増加することが明らかになった。また,得られたモデルを用いて,片付け回数と生活労力の関係を調べた。片付け回数は多すぎても少なすぎても生活労力が大きくなり,最適な片付け回数が存在することが分かった。私たちはよく「出した物はすぐに片づけなさい」と言われてきたが,その戦略が最適ではなかったということを示唆している。

R05-11 生物 納豆菌が植物の病害抑制にもたらす効果

要約

 私たちは,植物の免疫を高めることにより,植物病害を抑制できないかという点に着目し,植物の免疫について研究を進めた。その中で,ISR(誘導全身抵抗性)という植物の免疫システムがあることを知り,興味を持って調べてみたところ,ISRは植物の抵抗を働かせる抵抗誘導資材を植物の一部にのみ接種しても,植物全体に抵抗性が表れること,また,根圏細菌によって活性化される免疫システムであることが分かった。そこで,私たちは根圏細菌の中で最も身近な納豆菌に着目し,寒さや害虫に強く育てやすいレモンバームを使用して研究を行った。

2024年01月28日