2013年1月25日 (金)

№009 図解 サイズ効果

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物質の大きさをナノサイズに小さくすると本来持っている物性が全く変わってくる。これをサイズ効果という。
よく知られた事例として「ステンドグラスの赤色」「七宝の透明な赤色」は実は「金」を微量溶け込ますのだそうである。金の粒子サイズか特定の時に赤色に見えるという不思議な現象だ。

Kabin

又、金の溶解温度は本来1064℃であるがこれを約2.5ナノ以下になると100℃で溶けてしまうのである

Kin_ondo

そして医薬分野ではサイズ効果を試薬に応用している。
TANAKAホールディングスでは50ナノのサイズに調整した金粒子の表面に抗体が特定方向に揃うよう表面処理して付け、特定タンパク質の検査試薬としている。
妊娠判定薬やウイルス検査薬としてテープ状の試験紙に仕上げている。

Ninshin

今話題のハイブリッド車に使われているネオジム磁石、この中に耐熱性向上の為ディスプロシウムと言う希土類が使われているがこれは中国でしか採掘出来ない。
このデイスプロシウムが輸出規制で価格が高騰して入手しにくくなった時に使用量を低減する方法を研究した。
ネオジム/ディスプロシウムの焼結体を更にマイクロパウダー化して再度成形焼結すると磁力強度が増す事が判った。
この手法により同等の磁力強度を得るには旧来より40%少ないディスプロシウムでも可能という事が判り実用化された。
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もちろんただ単にサイズを小さくそろえれば特別な特性が生じるわけでは無く、粒子表面の性質を調整する必要はある。

特に粒子をナノ単位に小さくするとやっかいな事が生じる「ファンデルワールス力」が生じてそれぞれの微粒子が「再結合」とする性質が生じる。
しかしとても興味を引く分野である。

物質が小さくあるいは極薄くなる集団で性質が変化する同様な現象を探してみると。

① ファンデルワールス力 / 接着力
 ヤモリの足裏は微細な羽毛が生えている。
 これにより平らなガラス面を逆さまに張り付いて歩ける。
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詳細はこちらを参考にご覧下さい。

http://trizmegane.cocolog-nifty.com/blog/2010/04/post-664d.html

② はすの葉 / 撥水性
 はすの葉の表面には微細な突起が有りさらに突起表面に羽毛状の毛が生えていて水玉をコロコロとはじく。

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③ モスアイ構造/光線無反射
 蛾の目の表面には微細な突起がある、この突起群が光の波長を吸収して虫の存在を知らせず敵対する動物の餌になる事を防いでいる。

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詳細はこちらを参考にご覧下さい。

http://trizmegane.cocolog-nifty.com/blog/2011/08/led-e137.html

④ アワビの殻 /超強度
 アワビの殻はハンマーでたたいても壊れない。
 これは殻が微細鱗状のカルシウムの積層物で構成されていてそれぞれが柔らかい接着剤で結合されているからだ、強い衝撃でも破壊されないでいる。

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⑤ ある種のサメの肌は微細なパターン模様で覆われている。
菱形基板上に7~8本の山峰形のウエーブパターンを描かれている。
このパターンになんと殺菌効果があるそうだ、同様のパターンを再現したプラスチック板に細菌を乗せて培養しても増殖しないそうである。
同質の平板材ではひどく増殖するのに・・・・
全く不思議である、このパターンを応用して抗菌作用がある取っ手・手すりが商品化されている。
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まだまだ有りそうですね、我々も自然界のすばらしい現象に目を向けて大いに生活の質を向上しましょう。

まさに 「 我以外皆師 」ですね、謙虚に行きましょう。

さて、問題解決に当たっての解決策が必要な時、闇雲に腕組みしてアイデア出しに挑んでも効率は悪いですね。

こんな時「アイデア出しの定石」を使ってはいかがですか。

「TRIZ/ 40の発明原理」です。

① 分割原理
② 分離原理
③ 先取り作用原理
④ 機械的システム代替原理
⑤ パラメーターの変更

  以下 省略

40種の原理中使われる頻度が高い原理は「分割原理」のようです。
工程・空間・機能・時間・確率・サイズ・・・・・
いろいろな分割対象が考えられますが今回のテーマは「 サイズ 」でしたね。

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このような例題を以下のホームページで掲げています、ご興味が有れば覗いてみてください。
http://gah03167.g.dgdg.jp/40nohatumeigenri/p021.htm

TRIZ の技術をふんだんに含んだ 問題解決手法・アイデア出し・新商品開発に効果的な手法 「アイデア ビッグバン メソッド」 一部公開しています。

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覗いてみてください。    http://gah03167.g.dgdg.jp/index.htm 制作 /夢少年

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2012年9月 6日 (木)

№008 図解 コリオリ 力

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各地で水不足が進行していますね。
乾ききったダムの湖底から旧村民の生活地域が見え出す光景は何とも悲しいものですね。
ダム建設に関連して移住せざるえなかった200万人もの方々に感謝の念を忘れてはいけませんね
水不足の解決策はやはり台風等の大雨に期待せざるをえないのでしょうか。
今回のテーマは台風に渦巻きの方向を生じさせる「コリオリ力」に関してです。

「コリオリ力」とは
回転座標系上で運動する物体には その進路が見かけ上曲げる様な力が働くというものです。

 巨大な回転円盤上でキャッチボールを行うとボールは慣性力により真っ直ぐに進んでいるのですが、ボールがキャッチャーの位置に届くまでにキャッチャーの位置が移動してしまう為に見かけ上ボールが曲がって進行する様に感じてしまうのです
円盤状の二人の位置は相対的に変化がないと思い込んでいますから、ボールの方が曲がって飛んで行く様に見えてしまうのです。
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  コリオリ力 図解

これは回転円盤上だけでなく地球のような回転球体でも同様に生じるのです
北半球に位置する日本に襲来する台風は反時計回りの渦巻きでやってきます
南半球ならば時計回りの渦の台風となり、赤道上をピタリと進行する台風ならば渦は発生しない事となります。

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この「コリオリ力」を使った有名な実験として「地球の自転」を証明したフーコーがいますね。
十分に長い振り子の軌跡が一昼夜で一回転することから地球は自転していると証明した。
ごく簡単な装置で科学界の進化を助けたといえる。
又、フーコーは凹面鏡の放物面の精度測定もカミソリとローソクで超高精度の検査が出来る「フーコーテスト」なども発明し望遠鏡の進化に貢献している。

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現代においてこの「コリオリ力」の影響から逃れる動作を行っているのが「狙撃」だ。
物騒な話だが現代でも戦場ではこの狙撃が有効なのだそうです。
実情として2㎞以上先の対象を攻撃できるそうです。

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しかし、南北方向での射撃ではコリオリ力の影響が最大に出るので専用のコンピューターソフトで修正しての実行だそうです。
軍事力が技術の進化を促進する厳しい現実がありますね。

 工業界においては流量測定の方法としてコリオリ式流量計があります。
振動を与え続けているU字形パイプに液体を流すとバイブが「ひねり振動」を生じます。入り口・出口での発生ひねりの位相差から流量を求める大変ユニークな方法です。
LPG・液化天然ガスなどの超低温体の測定で活躍しています、流路中に突起物を設けないので汚れ付着などによる誤差が発生しないなどの特徴も有ります。

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     キーエンス社 カタロクより転載

キーワード
 コリオリ力  フーコー  振り子  自転  回転体 慣性力 見かけ軌跡
 運動体   ジャイロ   狙撃   流量計  密度   流速

 

  TRIZの発明スタンダードとの関連

標準的手法 №09 リズムの調和  
   移動液体(水)の慣性力と空気の圧縮性を利用したものに

「水撃ポンプ」が有る。

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液体の位置エネルギーを移動慣性力に換えて空気を圧縮し、落差の3倍の高さに液体を押し上げる事(容量は20%程に減るが) を無動力で行えるポンプである。
ウオーターハンマリング現象(慣性力)を活用したモノだ。
未開発国では未だに活用されている。

索引部 http://gah03167.g.dgdg.jp/p080%20b%20%20%20hatumei%20sutandaado.html
図解部  http://gah03167.g.dgdg.jp/HATUMEI%20SUTANDADO/hs09b.html

TRIZ の技術をふんだんに含んだ 問題解決手法・アイデア出し・新商品開発に効果的な手法 「アイデア ビッグバン メソッド」 一部公開しています。

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覗いてみてください。    http://gah03167.g.dgdg.jp/index.htm 制作 /夢少年

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2011年6月10日 (金)

№007  図解 ダイラタンシー現象

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震災による復旧がなかなか進まないですね。
又、宮城・福島から遠く離れた地でも
地盤流動化の被害を多く受けた方々の多さに驚かされますね。
今回の図解・科学的用語は
地盤流動化の反対の現象ダイラタンシー現象についてです。

ダイラタンシー現象とは

不揃いの粒子の隙間に液体が入り込んだスラリー体急速な応力(ストレス)が与えられる時に全体が膨張しようとしてスラリー体が瞬時固化する現象を言う。
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急速な応力をスラリー体に加えた時に不揃いの粒子が、互いの出っ張った所が「かみ込む」ことで突っ張り広がろうとする
ところが隙間は液体が充填されているので、粒子間の空間容積が拡張しようとするので液体に負圧が発生する。
この負圧による力が粒子を引き寄せる力となり、全体は膨らみながらスラリー体が瞬時半固化したように耐圧縮性が増大する現象である。
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応力を取り除くと粒子同士の咬み合いが次第に深い咬み合いに落ち着き以前の半溶体に戻る。
浜辺の「濡れ砂」や「片栗粉と水の混合体」で良く見られる。

キーワード
スラリー  レオレジー  チキソトロピー  シリコンオイル  ビンガム流動 ニュートン流動  異常粘性  剪断速度  粘度  真空  負圧 

TRIZとの関連

40の発明原理/№029 流体利用原理   №021、高速実行原理

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 応用例  / クラッチオイル   ダンパー(ショック アブソーバー)

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               防弾チョッキ

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                インクジェット用インク

 
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印鑑汚れ落とし として以下で販売していますよ !
http://www.bouncy.co.jp/product/hanbijin/frame.html

制作 /夢少年

まもなくTRIZ の技術をふんだんに含めた課題解決手法「アイデア ビッグバン」携帯版を販売いたします。参考に紹介のページをご覧下さい。
http://gah03167.g.dgdg.jp/hanbaimadoguchi.html

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先輩技術者の智慧を借りましょう・活用しましょう。
今あなたが苦しんでいる課題・アイデア出しは先輩技術者ががすでに解決したことがあるはずです。
拝借・適用しましょう。

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2011年3月21日 (月)

№006 図解 放射線被曝の許容量

図解・科学技術用語
科学・技術に関わる法則・定理・などを図解により簡単に解説します。

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放射線被爆と健康への影響を図解します

A

マスコミなどで報道されている数値、落ち着いて確認しましょう。

いたずらに不安がらずにどのレベルに相当しているかよく確認しましょう。

マイクロシーベルト(μSV)とはミリシーベルト(msV)1/1000(千分の1)の質量で極微少です。

生データで放送し続けるNHKなども不用意で心到らない配慮と感じます。

東日本巨大地震に関して

被爆に対する心得

安定ヨウ素剤の必要性に関して
  原子力発電所で事故に対応している作業者以外は現状必要無いと思います。
    A:40歳以上の方にはほとんど効果はありません。
  B:ヨウ素過敏症の方には危険です。(ヨウ素系うがい薬でのどがかゆく成る人)
  C:100mSv以上被爆したと思われる時
   新生児/1.0ml   1ヶ月~3才/2ml   3才~7才/ 3ml
   7~13才/50ml(1丸薬)  13~40才/ 100ml(2丸薬)
  *必ず医者の指示に従う事 !

②  降灰放射物に関して
     A:放射線ヨウ素131(規制値/2.000ベクレル、毎日一年食べ続ける時)
    半減期/8日   4分の一減期/16日 とても短い時間で減少していきます。
    体内に入っても大人は93%・子供80%が排泄される。
    

間違って食べた野菜の影響(3/20 日発表日立市:ホウレン草54.000ベクレル/Kg )
      100grを食べたと仮定すると
      5.400 ベクレル品 摂取→0.12mSV取った事となる、これはニューヨーク往復旅行を2回行った程度となりますので全く安心なレベルです。

     葉菜類は外葉を破棄して水洗いを十分にすれば半減又ゆでこぼすと1/3程に減少するとされています。

     B:放射線セシウム137(規制値/500ベクレル、毎日一年食べ続ける時)
    半減期/30年 但し多くは体内を素通りするといわれています。
        間違って食べたと仮定すると(3/20日発表古河市:ホウレン草1.931ベクレル/Kg )
      100gr食べたと仮定して
            193ベクレル摂取→0.0043mSV となり全く安全なレベルと考えられる。

ちなみに、宇宙飛行士の被爆許容量は30~40才で900~1000mSvと規定されています。
各人落ち着いて行動しましょう。
                  2011.03/21 記す

キーワード

放射線/X線/γ線/ガイガーカウンター/許容量/被爆/危険度/急性/慢性

シーベルト/放射線ヨウ素131/放射線セシウム137/ベクレル/安定ヨウ素剤

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2011年3月20日 (日)

№5 マグニチュード と 震度

図解・科学技術用語
科学・技術に関わる法則・定理・などを図解により簡単に解説します。

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マグニチュード

マグニチュードとは、地中断層のズレから発生するエネルギーの大きさを表示した指標値です。
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マグニチュードは地震エネルギー値の対数と線形関係にあり、マグニチュードが2増えるとエネルギーは約1000倍になる。

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 マグニチュードを一定数値と置くと、震央(震源地)から距離が遠くなる程震度(s)は小さくなって行く、但し地盤や地質により震度差は2ぐらいも珍しくない。

キーワード

地震/震源地/震央/震度/断層/プレート/地盤/地質/ズレ/もぐり込み/エネルギー/S波/P波

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2011年2月 7日 (月)

№004  キャビテーション

№004  キャビテーション

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流れのある液体中で急激な圧力の減少が起きる時、環境圧力が液体の飽和蒸気圧より下がると液体から気泡が発生する。この現象をキャビテーションと言う。

船舶のスクリュウ羽根周辺は相対的に高速移動流体と接している、この時に羽根表面でキャビテーションが発生する、この気泡の破泡時に生ずる超音波・衝撃波がスクリュウの表面を腐食させる。

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船舶関係では嫌がられる現象だ、しかし超音波によりキャビテーションを発生させこれを有効利用しているものは意外に多い。

キーワード

      発泡/破泡/超音波/腐食/エロージョン/ 真空

     /衝撃波/負圧/流速/ クラッキング /発光

    /破壊/殺菌/洗浄/溶解/ベルヌーイの定理

「TRIZ」との関連

    ダイナミック性原理   № 015
     15-a       http://gah03167.g.dgdg.jp/p034202.html
     15-b   http://gah03167.g.dgdg.jp/p035203.html

流体利用原理             № 029
        29       http://gah03167.g.dgdg.jp/p043303.html
高速実行原理             № 021
       21        http://gah03167.g.dgdg.jp/p060509.html


    関連事項

殺菌超音波キャビテーションによる細胞膜破壊

尿路結石破壊体外から結石部に焦点を合わせた超音波を多重に浴びせキャビテーションにより破石する。

超高速魚雷魚雷先端からのガスによりキャビテーションを発生させる、本体の周囲を真空泡環境に近い極低摩擦にし、かつロケット推進により秒速100メートルで高速移動する魚雷 !VA-111 (ロシア製)が知られている。

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2011年1月25日 (火)

№003 ドップラー効果

図解・科学技術用語
科学・技術に関わる法則・定理・などを図解により簡単に解説します。

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№003 ドップラー効果

音波の場合、音源と観測者が近づくときに音が圧縮され高く聞こえ、遠ざかるときは音が引き延ばされ低く聞こえる。この現象をドップラー効果という。
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マイクロ波のドップラー効果は航空機や自動車の速さの測定に応用されている。
又、レーザー光のドップラー効果を利用して液体の流速を測定するドップラー流速計も実用化されている。
更に、超音波利用のトップラー効果は広く活用されている。

キーワード 
       音波/超音波/電波/レーザー/進行波/反射波/位相/音叉/偏差 

「TRIZ」との関連

          周期的作用 ① http://gah03167.g.dgdg.jp/p037205.html

          周期的作用 ②  http://gah03167.g.dgdg.jp/p038206.html

          非対称原理   http://gah03167.g.dgdg.jp/p052501.html

「TRIZMEGANE」技術系課題解決の手法、その為のアイデア出し手法 のホームページ     http://gah03167.g.dgdg.jp/index.htm

身近な関連事項

マイクロ波動体検知/動体からの反射波と原発振波の周波数差から運動を検知

スピードメーター/ 野球ボールの投球速度を測定

衝撃波(マッハ) /進行波音を追い抜く速度に達すると音の塊(圧縮塊)が出来これから 爆発的音エネルギーが派生する。

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2011年1月21日 (金)

№002 キュリー点 ( 温度)

図解・科学技術用語
科学・技術に関わる法則・定理・などを図解により簡単に解説します。

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技術的な問題解決その為のアイデア出しにはベースとなる知識が必要です。
豊富な知識は発想の展開を援助します。
忘れてしまった用語を復習のつもりで御寸見下さい。
又、「TRIZ」における課題解決の為のヒント集と成る事を目指します。
記憶に留まり易いようになるべくイラストで説明するつもりです。
700フレーズ程を予定しています。又、時節の話題に関わる用語も取り込むつもりです。

 * イラストには著作権が発生します、個人的な利用以外はご遠慮下さい。

 №002 キュリー点

キュリー点とは磁性媒体が加温により磁性を急速に失う温度点を言う。

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キュリー夫人(放射能の研究でノーベル賞受賞)の夫ピエール・キュリーにより発見された。

今日キュリー温度で話題になる事は電気自動車用モーターに使用されるネオジム磁石だ。
このネオジム磁石100℃を越える温度では急速に出力が落ちるのだ。

これを防ぐ為に希少金属ジスプロシウムを添加すると150℃付近まで性能低下が無いのだ。

しかし、このシスプロシウムが非常に入手困難なのだ。

この為シスプロシウムの使用量を減らす研究や使用しない研究が進められている。

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又、全く異なったモーター形式も研究されている。
興味が有ればご覧下さい。

「 AtoZ HV自動車用モーター、レアメタル類は不要と成りそうだ  ! 」
http://trizmegane.cocolog-nifty.com/blog/2010/05/atoz-hv-a533.html

キーワード 
         温度 /加熱/磁力/保持力/磁気/変態点

「TRIZ」との関連

温度変化と保持力 /他次元移行原理   17項

              http://gah03167.g.dgdg.jp/p050404.html

              相変化原理  36項

                http://gah03167.g.dgdg.jp/p067516.html

 「TRIZMEGANE」技術系課題解決の手法、その為のアイデア出し手法 の

ホームページ     http://gah03167.g.dgdg.jp/index.htm

身近な関連事項
感温リードスイッチ  /キュリー点の低い磁石と高い磁石を組み合わせスイッチを ON/OFFする。

MO記録媒体 原理  /磁気膜をレーザ光の熱により無磁化してから信号を書き込む

刀鍛冶 焼き入れ温度判定 /鉄のキュリー温度770℃を利用して砂鉄落脱から焼き入れ温度を判断した。

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2011年1月12日 (水)

№001 アルキメデスの原理

図解・科学技術用語
科学・技術に関わる法則・定理・などを図解により簡単に解説します。

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技術的な問題解決その為のアイデア出しにはベースとなる知識が必要です。
豊富な知識は発想の展開を援助します。
忘れてしまった用語を復習のつもりで御寸見下さい。
又、「TRIZ」における課題解決の為のヒント集と成る事を目指します。
記憶に留まり易いようになるべくイラストで説明するつもりです。
700フレーズ程を予定しています。又、時節の話題に関わる用語も取り込むつもりです。

 * イラストには著作権が発生します、個人的な利用以外はご遠慮下さい。

№001 アルキメデスの原理 
  「浮力の原理」
 液体中に固体を沈めると、それはその体積と同じ量の液体を押しのける。
押しのけられた液体のそれまでかかっていた圧力が、今度はその物体にかかる事になり、それによって上向きの力が発生する。

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「比重とは」
(その上向きの力が下向きの重力を上回ればその物体は浮くし、そうでなければその物体は沈む。  つまり、物体はその密度が液体よりも小さければその液体に浮くわけである)

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キーワード 
         アルキメデス /浮力/液体/押しのけ/圧力/比重/密度/浮く

「TRIZ」との関連
浮力による密度の判定/  メカニズムの代替 28項
            http://gah03167.g.dgdg.jp/p029108.html
            http://gah03167.g.dgdg.jp/p030109.html
                 つり合い原理 8項
            http://gah03167.g.dgdg.jp/p055504.html

 「TRIZMEGANE」技術系課題解決の手法、その為のアイデア出し手法 の    

   ホームページ  http://gah03167.g.dgdg.jp/index.htm

身近な関連事項
 比重計        / 液体密度と浮上体体積
 トマト塾度      / 完熟トマトは水没する、未熟トマトは浮上する。
 温液保温蓋ボール /  フロートボール、密接全閉 による蓋効果
 浮沈球式温度計  / ガラス球の熱膨張による体積変化を球密度に変換している

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