自動車，橋，建物など私たちの身の回りには多くの鉄が使われています．もともとの純鉄は弱いものですが，工業製品に用いられる鉄（鋼）は，用途に応じて弱いものから強いものまで，その値は何倍も変化しています．どのようにして鉄の強さを自在に変えることができるのでしょうか？ 物質を構成している結晶は，原子が規則正しく配列しています（格子）．しかし，純鉄の結晶には配列が乱れた「転位」と呼ばれる部分があり，外力が...

物体からの光の反射は，物体表面の形状や性質に依存しています．表面に凹凸があると光は回折現象の結果，拡散反射します．物質によっては，内部に入ったあと散乱されて表面から出てくる（内部反射）光も加わります．人の皮膚からの反射光は，表面反射光と内部反射光が混じり合っています．近年，この皮膚の複雑な反射光に関する研究が盛んに行われています．そのひとつとして，反射光の性質を制御し肌を美しく見せるファンデーショ...

紙のうつわでグツグツ．紙のうつわを火にかけているのに紙は燃えていませんね． うつわの中を見てみると，スープがグツグツと沸いています．スープ（水）が沸く（沸騰する）ために，水の温度は大気圧下で沸点の100℃を超えることはなく，水に接している紙の温度も100℃近くに保たれるため，紙は燃えないのです（紙の燃焼温度は200～300℃）．ここでは，火の熱エネルギーを水が気化熱（蒸発熱）として吸...

圧力鍋は，美味しい料理を作るための便利な道具です．圧力鍋を使って料理をすると，短時間で具材を煮込むことができます．例えば，普通の鍋だと３０分以上かかるカレーやシチューの煮込み時間が５分以内ですんだり，魚のイワシを煮ると骨まで柔らかくなり美味しく食べることができます． 料理を煮込むための水は，大気圧(１気圧)下にて100℃で沸騰します．しかし，圧力鍋で加熱を続けると，水から蒸気へと相変...

エンジンやモーターの回転力を離れた場所に伝えるのに，プーリーとVベルトで構成される伝動装置を使います．二本のシャフト（駆動側と従動側の回転軸）にそれぞれプーリーを取り付けて，Vベルトでつなげば回転力を伝えることができます． Vベルトで従動側プーリーが回転するのは，その接触面に摩擦力が働くからです．Vベルトはゴム製で，その断面は台形のクサビ状になっており接触面積の大きさとクサビ作用によ...

「もふもふ」な犬や猫，冷たい手触りの爬虫類，そして肌が露出している「ヒト」まで，動物の外観はいろいろですが，いずれもケラチンというタンパク質が形づくっています．皆さんも良く知っている三大栄養素の一つであるタンパク質の基本構造は，20種類のアミノ酸が何度も結合を繰り返すことによって一次構造と呼ばれる細長い糸状の構造を形成して作られています．この結合はペプチド結合と呼ばれます．天然繊維として知られる羊...

酸化チタン光触媒は1960年代後半に日本人により発見され，防汚，防曇，殺菌，防かびなどの様々な機能を発揮する製品に応用開発されています．その反応機構は，酸化チタン光触媒に紫外線が照射されると，光を吸収してその内部で電子が励起され，同時に正孔が生成します（図１）． 図１　酸化チタン光触媒の反応イメージ図 生成した電子は，空気中の酸素と反応して何段階かの経路を経て過酸化水素が生成します...

モータースポーツの最高峰と言えば，フォーミュラ1(F1)です。参加チームは「より速く」を目指して、日々挑戦しています。 自動車を一定速度で走らせるにはガソリンと言うエネルギーを消費します。なぜ一定速度で走らせるためにネルギーが必要なのでしょうか？ 走っている自動車には下の図のように風とタイヤによる抵抗があり、それによって進行方向とは逆向きの力を受けます。 運動方程式は F...

写真は富山県の黒部川にあるダムです．日本にはこのようなダムが3000以上もあります．なぜ，こんなにたくさんのダムは何のために必要なのでしょうか？さらに，どうして，こんなに大きなダムが必要なのでしょうか？ ダムには，私たちが使う水を貯めるという役割に加えて，電気を作る役割もあります．ダムによって電気を作る仕組みを図に示します． 簡単に説明するとダムにたまった水を勢いよく水車にぶつ...