重さ１０キロの鉄板を台の上に載せ、風車を回したい。

質問

重さ１０キロの鉄板を台の上に載せ、
それが鳩時計の錘のように下がっていくことで風車を回すことができますか。

風車や水車が仕事をするのですから、その逆もあると思うのですが。

そよ風を送るぐらいの速さで回せるとしたら、どの位の時間回っていますか。
どのような部品を揃えるとよいでしょうか。
どのように組み立てるとよいでしょうか。

回答No.4

ra5cea6b · ベストアンサー

多くの質問と同様、日本語がハチャメチャでよく判りません。10キロの重さを持ったものが鉄板じゃないとダメ？同じ重さの鉛の球でも良いと思うんですが。鳩時計のように下がって行く…との事ですが、台の上に置いたものが、それより下に下がっていけます？あと、風車の大きさは？
重りを上から下へ動かす力、つまり重力で回転を得る事は簡単に出来るでしょう、重さ10キロならなおさらです。ただ、そんな重たい物を重力で動かすと、つまり自由落下させると、一気に運動を終えるほど早い運動になりそうです。鳩時計がそうならないのは、半端じゃないほどギヤ比が大きいからですね。つまり、こちらの端でちょっと重りが動くと、反対側が何十回転もする、そういう状態にしてあるわけです。鳩時計のような物を再現しようとすると、無茶苦茶大きいギヤを作るか、ギヤの数を増やさねばなりません。プーリーとゴムバンドなら比較的簡単そうです。

重りをつけた紐をある回転軸に巻きつける。重りを落とすと軸が回転する。この回転軸に、回転速度を上げるようにしてプーリーとゴムバンドで次の回転軸を回す…つまりこの軸の大きなプーリーと、次の軸の小さなプーリーをバンドで繋ぐ…これを適当な速度になるまで繰り返し、最後の回転軸に羽根車をつける、こんな感じでは如何でしょうか。

お礼

＞重力で回転を得る事は簡単に出来るでしょう、重さ10キロならなおさらです。
＞こちらの端でちょっと重りが動くと、反対側が何十回転もする

４、５回転位のゆっくりでいいのです。
錘としての米袋（５キロ×２）を使って、夏の夜（７時間程）、風車（かざぐるま）を回してくれるというような装置ができないものかと思うのですが。
試しに、玩具の「かざぐるま」と「プーリー」は買ってみたのですが、何しろ、調速機構が難しいようです。
何か良い方法はないでしょうか。

ご回答ありがとうございました。

補足

ご回答ありがとうございます。

風車は、卓上ＵＳＢ扇風機（１００グラム程）並みのものです。
動かないよう、しっかり固定しておきます。
錘は球でも構わないのですが、台の上に置くと転がってしまうので、単に鉄板としました。
台ごと下がるようにします。
（錘は、鳩時計並みの２キロと訂正します。）
初め１０キロとしたのは、プロペラの回転時間や時計の針と扇風機の羽根の重さの違いと関係があると思ったからです。

＞つまり自由落下させると、一気に運動を終えるほど早い運動になりそうです。

No．３の方への補足に書いたのですが、落下傘方式では？
落下傘での落下は、あるときから、一定の速度になりますね。
プロペラの方を一枚一枚落下傘のような形状にすると、どうでしょうか。
少しの風が一定の方向に流れるような工夫をして、では出来ませんか。

回答No.3

ImprezaSTi

補足を見ましたが、ほぼ機械設計についての知識は殆ど持たれていないと思います。
USB扇風機相当を１０kg以上の重りで回すなんて無茶です。
機械設計をちゃんとしないと、事故になります。
以下をしっかり考えてください。

1.重量を支えるのに必要な回転軸の強度計算
2.回転体を支える軸受け及び軸受けを支えるための架台設計(そのためには、軸の周速を何m/sec以下にする必要があるのかの検討も必要です)
3.USB扇風機相当の大きさだと、あっという間に回転数が上がって、重りが落ちるのと近い状態となるので、
　ゆっくりとプロペラを回すための設計(プロペラの形状・角度・枚数・大きさ　etc)
　市販品だと、扇風機のファンでも、その軸に１０kgの重りのついたロープで回すと、ほぼ落下と同じ速度になると思います。
　相当大きなプロペラになるか、ギアで増減速で対応するのか検討が必要になります。

　これらは、機械設計が出来て、初めて実機に移れるものです。

　素人考えで、実際にものを扱うと、事故になる恐れもあるので、事前に十分、検討してください。

お礼

＞ゆっくりとプロペラを回すための設計(プロペラの形状・角度・枚数・大きさ　etc)

いいアイデアが浮かびました。
こちらで補足させてください。

落下傘方式です。

落下傘での落下は、あるときから、一定の速度になりますね。
プロペラ一枚一枚を落下傘のような形状にすると、
どうでしょうか。
（少しの風が一定の方向に流れるような工夫をして）

補足

ご回答ありがとうございます。

＞あっという間に回転数が上がって、重りが落ちるのと近い状態となるので
＞ほぼ落下と同じ速度になると思います。

そうなんです。
この点をどう克服するか、が悩みの種なんです。
鳩時計の「振り子の等時性」がヒントになるのではないか、と思うのですが。
なかなか、難しいようです。

同じ落下速度を保つための、何かよい方法を教えて下さい。

回答No.2

noname#188107

＞風車を回すことができますか。

回せますが、

風車の大きさ・材質・重さ、重りの高さ

によって時間は変わってきます。

最初は家の二階くらいから、扇風機のハネを利用して
廻したらどうですか。
それだとせいぜい数秒程度くらいでしょうけど。

お礼

一晩中（8時間ほど）、ゆっくり団扇（うちわ）で扇ぐ位のそよ風を作りたいのです。

錘（オモリ）にするのは、何でもいいのです。
10キロでも、30キロでも。
子供でも小分けしてなら、楽に1メートルぐらいの高さまで上げることは出来るでしょう。

“重力を動力に利用する”というところがミソなんです。
出来るでしょうか。

有り難うございました。

補足

ご回答ありがとうございます。

錘用の米袋（１０キロ）を二階へ上げて一階の廊下までの２メートル程の高低差です。

羽根の重さは、卓上ＵＳＢ扇風機並みの１００グラム位です。

ゆっくり同じ回転速度で回るようにするのが難しいと思うのですが。

回答No.1

ImprezaSTi

１０キロの鉄板を、何ｍ下げようと思われているのでしょうか？　　宇宙船から下げるのであれば、かなりの時間、回せると思いますが、段差の数十cmでしたら数秒も持たないでしょう。

もっとはっきりと定義してください。

お礼

以前、鳩時計を古道具屋で安く買って分解してみたことがあります。
今は、手許にありません。
１日巻きと８日巻きとがあるようです。

錘（オモリ）を重くすると鎖（クサリ）を短く出来るのではないか、８日間も時計を動かせるのであるから、工夫次第で、半日なら充分羽根を回転させられるのではないか、と考えました。
時計のような回転速度の精度は全く求めないのですが、同じ回転速度を維持するのが非常に難しいようです。

ご回答をどうも有り難うございました。
（また、お気づきの点がありましたら、回答をお寄せ下さい。）

補足

ご回答ありがとうございます。

＞宇宙船から下げるのであれば

宇宙船とは、人工衛星や国際宇宙ステーションなどですか。

衛星軌道にある宇宙船から、物を下げることは出来ないと思うのですが。
宇宙空間に上下はない、のではないでしょうか。
どうなんでしょう。