カーナビや携帯電話のマップ表示など皆さんの身近に使われているGPSですが，どのようにして場所を測定しているのでしょうか？ 地球の周りを回っているGPS衛星は自身の位置と時間を正確に計測するシステムを持っており，その情報を電波に乗せて地球に向かって発信しています． カーナビなどのGPS受信器は，この受け取った電波の情報からGPS衛星までの距離を計算し，以下のようなGPS衛星の場所を中心とし...

重たいトラックが走ろうとも橋は頑丈でびくともしていません．これは本当でしょうか？ 全く変形しない物質は実際にはありません．橋も変形しており，安全のために検査が欠かせません． ただ，変形はとても小さいものです．正確な測定のためには敏感なセンサーが必要です． 実は，この測定には電気抵抗の変化が使われます． 図のように，力により電線が伸びたとします．電気抵抗は電線の長さに比例，断面積...

サクサクのパイ生地を使ったお菓子，おいしそうですね．パイ生地は小麦粉の生地とバターを重ねたシートに「伸ばしてたたむ」という手続きを何回も繰り返して作ります． 実は，同じような材料開発法があります．ステンレスは鉄にクロムやニッケルを溶かして作ります．ただ，溶かしただけでは混ざらない金属材料もあります．このような金属を「こねあげ」るのです．パイ生地と同じように２種類の金属の板を重ね合わせ，何...

プロ野球選手の剛速球，バックスクリーンにはすぐに球速が表示されます．どうやっているのでしょう？ ご存知のとおりスピードガンによる計測です．計器をボールに向けるだけで速度が測定できます. 実はここで「ドップラー効果」が使われています．救急車の音の高さの変化でおなじみの現象です． スピードガンでは電磁波を照射します．照射した電磁波の周波数fと飛んでくるボールから反射した電磁波の周...

縦に長い画面のスマートフォン．本体を９０度回転させると画面も「くるり」と回転．スマートフォンはどうやって重力を感じているのでしょうか？ 実はスマートフォンの中にはバネとおもりが入っています． バネにぶら下がった質量mのおもりは重力方向に力F=mgを発生し，バネは力に比例して伸びます（フックの法則）．重力方向を知るためにこの伸びを検知しているのです． 下図は実際のスマートフ...

pHは、水溶液の酸性や塩基性の強弱の目安です。溶液の水素イオン濃度を[H+]としたとき、その常用対数をとると、−１から−１４までの値になります。そこで、負の符号をつけて表します。 対数は、遠洋航海や天文学で必要な、桁外れに大きい数の掛け算や割り算を足し算と引き算に直して、簡単に計算するために発明されました。アボガドロ数（NA, 6.02×1023）が基準になる濃度や物質量も、対数で表すと...

健康状態のチェックにバイオセンサが活躍しています。例えば、血糖値センサは1 mLの数百分の１の試料だけで、数十秒後には結果がわかります。血糖値が高いといろいろな病気になりやすいのですが、病院に行かなくてもその場でチェックできるようになったので、患者の負担を軽くすることができました。ところで、重さや体積は試料全体を測りますが、血糖値センサはそうではありません。どのようにして調べているのでしょうか？ ...

MRI（磁気共鳴画像）装置を利用すると人体の高画質な断面画像がたくさん得られ、病気の有無が容易に診断できます。国内外の多くの病院に導入されて、高度医療の現場で活躍しています。装置の内部には幾つかの円形コイルが格納されており、一様な磁場中に撮像部位が置かれます。 人体の約7割は水（H2O）でできています。また、生体組織を構成する有機化合物も水素原子Hを含みます。磁場の大きさで決まる特定の周...

家庭にある体重計は、身長・年齢・性別を登録しておくと、体重とともに体脂肪率も表示されます。表面に配置された2つの電極に両足が触れると微弱な電流が流れ、電気抵抗（インピーダンス）から筋肉量を算出できます。 体内にある脂肪は電気をほとんど通さず、筋肉は電気を通しやすい性質があります。つまり、肥満な人は電気抵抗が大きく、逆に筋肉質な人は電気抵抗が小さくなります。 生体組織を構成する体...