実は私、大学のレポートで……
こんな考察してました。

私、Dr.ウニボンは大学の「工学実験」と呼ばれる講義で、
様々な「実験」を行い、様々な「考察」を先生の方々に見て貰ってきました。
その一部をここに後悔公開してみます。
尚、講義で実際に用いたものなので、笑えるポイント等は一切ありません。
また、私の後輩諸君！
レポートが大変だからと、文章をパクッたりしないように（笑）！
実際に他人からコピーして、非常に苦労した人を知っています。
まぁ自分でいうのも何ですが、私の考察文はかなり個性的なので、
先生方は案外簡単に見破られると思いますので。

では、今回掲載する実験は……
◇小型エンジンの性能試験とインジケータ解析
◇ひずみゲージ法による曲げ応力の測定

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◇小型エンジンの性能試験とインジケータ解析
今回の実験で使用したエンジンは火花点火機関であるので、
理論的にはオットーサイクルであると思われる。
オットーサイクルの理論熱効率は
η=1-(1/ε^(κ-1))　…(1)
で表せる。
εは圧縮比である為6、κを空気の比熱比1.4とすると
η=1-(1/ε^(κ-1))
=1-(1/6^(1.4-1))
=0.512　…(2)
となる。実際は空気だけでなく排気ガスなどの混合気体であるが、
混合する気体はごく微量である為、ほとんど影響がない。
実際のエンジンでは完全に断熱変化を発生させることはほぼ不可能であるので、
エンジンから発生する熱や稼動時の爆音などに変換されて外部へ放出されたものと思われる。
仮に実験に用いたエンジンがオットーサイクルでの
理論熱効率で稼動した場合の理論出力Loは
Lo=E×η
=6.539×0.512
=3.348　…(3)
実際の正味出力Leと理論出力Loとの損失動力Lrは
Lr=Lo-Le
=3.348-1.129
=2.219[kW]　…(4)
この2.219[kW]の損失が音と熱の二つに変換された場合を考えてみる。
我々が実験をしている最中は、
エンジンの爆音によって近くにいる人間との会話も困難であった。
このことから考えて、
少なくとも人間の叫び声である110[dB]と同じくらいの音量だったと推測される。
すると、0.1[W/m²]のエネルギーがエンジン稼動時に
音として発生していたことになる。
エンジンの音を0.5[m]の位置で聞いていたと仮定すると、
エンジンから発生している音のエネルギーEoは、
Eo=4×π×(0.5)²×0.1×（1/2）
=0.157[W]　…(5)
よって、エンジン稼動中に0.157[W]のエネルギーが音として発生していた事になる。
つまり、損失動力Lrのほとんどは熱エネルギーとして
外部に放出されていた事になる。

参考文献
・わかりやすい熱力学：一色尚次・北山直方　共著/森北出版/2003年3月10日発行
内燃機関：古濱庄一　著/森北出版/1996年3月18日発行
エンジン ガソリン/ディーゼル：若林克彦　著/オーム社/H.12年2月20日発行
http://www.keea.or.jp/qkan/air58.htm
http://www.mmjp.or.jp/MIYAJI/BOUON/avia.htm

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◇ひずみゲージ法による曲げ応力の測定
洋服などを乾かすときに用いるハンガーについて調べることにした。
ここではアルミニウムで出来たハンガーについて考えてみる。
アルミニウムのヤング率は70.3[GPa]であるとし、
ハンガーの下部に重さ0.5[kg]のタオルをかけたとする。
ハンガーは直径3 [mm]の針金で作られており、
下部のタオルをかける部分の長さを400 [mm]、
それ以外の部分は剛体であると仮定すると、
ｗ=0.5/(400×10^-3)
=1.25[kg/m²]　…(1)
M=wl²/8　…(2)
σ＝32×M/（πr³）　…(3)
式(1)，(2)，(3)より、
σ=4wl²/(πr³)
=4×1.25×10^-3×400²/(π×3³)
=9.431[MPa]
となった。
また、アルミの降伏応力は25.0[MPa]であり、安全率を1.5とすると、
25.0/1.5=16.667[MPa]
となり、許容曲げ応力未満であることが分かる。
尚、安全率を1.5としたのは、
ハンガーという製品が「服などが乾くようにかけておく」事を目的としたものであり、
もし破損してしまったとしても多大な被害が生じにくい、と考えた為である。

参考文献
材料力学：中沢一　長屋二郎　加藤博・共著/産業図書株式会社/H.12年3月16日発行
http://www.hanger-net.co.jp/hanger-itiran.html
http://syllabus-pub.yz.yamagata-u.ac.jp/amenity/Electrochem/ElectroChemSplash.asp?DSN=ElectroChem
http://www.imao.co.jp/kikou/faq/faq-mcs.html

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