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