テクノロジー「竹の力学分類法」

【竹の分類】

植物学での木と草の分類は
まだいまいち定まってなくて
大体成長すると太くなるのが木で
1年で枯れるのが草と言う感じです

しかし竹の分類が木なのか草なのか
明確な線引きが難しくて解らず
北海道大学工学大学院が竹の分類を
力学的な視点で区別しました。

構造学的に見ると草と木の区別は
年輪があるのが木で無いのが草と
分かれますが植物学的に分けると
木の桜と草の苺どちらもバラ科です

寿命で分類すると
草が花を咲かせると枯れ寿命が1年
木が花が咲かせても枯れず
寿命が数百年にもなります。

その他にも木が茶色で草が緑とか
背が高いのが木で低いのが草とか
太く硬いのが木で細くもろいのが草
等とも分ける事が出来ます。

でも竹がこの分類に当てはまらず
細くて硬くて年輪が無く色が緑で
長寿なのに毎年花を咲かせず
周りの竹と根が全部繋がってます

なので竹の分類を植物学的に見ず
全く新しい力学視点で見て分類し
竹が木なのか草なのかそれとも
宇宙人なのか決める事にしました

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【水圧】

光合成で栄養を得る木は
他の植物より背を高くしないと
他の木の陰に入り生き抜くのが
不利になってしまいます。

でも高くなった分幹を太くして
固くしないと自重で倒れてしまい
他の木並に高く成長しないと
光合成が出来なくなってしまいます

しかし草だと根から栄養を吸収し
茎の中が空洞なので高く成長出来ず
背が低い状態でないと倒れてしまい
木みたいになる事がありません。

一方竹も茎の中が空洞なのに硬く
植物学的に分類できないから
竹を力学的に分類して
木か草か確かめようという事です

そこで目を付けたのが草が倒れた時
水分を与え少し待てば元に戻るから
茎の空洞部分に水が満たされると
水圧で茎が硬くなると推測しました

なので筒の中に水を入れた時
筒にどれほど水の圧力をかけると
筒が立ち上がるのか計算し
その実現可能な高さを調べました。

すると水を入れた筒は
筒の自重以上の水圧数値をかけると
筒が立ち上がり実際の植物の草も
水圧が自重を上回ると立ったのです

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【竹の正体】

そして1度立ち上がれれば
水圧を半分まで落としても倒れず
水圧で実現可能な高さが水圧数値の
2倍という事が解かりました

実際の植物76種類を調べてみると
全部の植物が自重の2倍以上の
水圧が茎にかかってる事が解かり
草の倒れない訳が証明されました

木の場合自重が重すぎて水圧だと
立たせる事が出来きないから木は
自身の固有の硬さで体を支えてて
力学的に草と逆の方法で立ちます

この事から竹の中が空洞だけど
水圧で自身を支えてなくて
自身の固有の硬さで支えてるから
力学的に竹の分類が木になります

このように力学視点だと竹は
シンプルに木に分類されますが
植物学的に見たら色々複雑で
竹が宇宙人かもしれませんでした

元々人工物が対象力学ですが
他分野でも活用できる事が解かり
今回発表された力学の使い方は
とても評価されてます。

自然科学分野の中には
まだ解らない分類が多数あり
人工物を対象にした学問を使えば
分類できることが期待されてます