スマホのタッチパネルってどういう仕組み？
皆さんはスマホを日々使っていると思います
メールや電話といった昔からの機能を使うという以外にも、
ゲームやSNSなどを利用するためにスマホを使っている人が非常に多いと思います
そんな風に日々の生活で欠かせないものになっているスマホですが、
そのスマホで重要なところがありますよね？
そう、それがタッチパネルです
スマホといったら、タッチパネルで画面上の操作をしていく
けど、よく考えてみると「タッチするだけで画面を操作できるというのは不思議だな」と思うわけです
ということで、今回はそのタッチパネルの仕組みについて調べてみました！
タッチパネルの分類
スマホのタッチパネルの仕組みに行く前に
まずはタッチパネルの分類について考えておきましょう！
タッチパネルはタッチされた場所などを計測するためにいくつかの方法があります
有名なところだと
- 抵抗膜方式
- 静電容量方式
- 光学方式
- 表面弾性波方式
があります
それぞれの方式でメリット・デメリットがあります
そのため、使用される状況に応じて
タッチパネルの方式を使い分けているというわけですね
では、本題であるスマホのタッチパネルはどのうな方式が使われているのでしょうか？
スマホのタッチパネルの仕組み
先ほど挙げたタッチパネルの方式
その中で、スマホのタッチパネルは静電容量方式が使われています
では、静電容量方式とはどのようなものなのでしょうか？
スマホの表面には電極が存在しています
スマホ表面の一番上ではありませんが、表面に電極が存在する
そして、スマホをタッチするときに普通は指を使いますよね
どちらも共通点として、電気が流れるというのがあります
そして、静電容量方式の静電容量という単語についても知らないといけません
静電容量というのは、どれくらい電気を蓄えることができるかを表すものです
この静電容量というのは、ものによって変わってきます
人間と電極でこの静電容量が異なっています
指を近づけていくことによって、この静電容量が変わってきます
この静電容量の変化を測ることによって、指がどこを触ったのかを知ることができるわけですね
つまり、電気をどれくらい蓄えることができるかを表す静電容量というのが変化することを測定することによってスマホはどこがタッチされたのかを判断しているということですね
参考にしたサイト
消しゴムで文字を消せる理由って？
誰もが通る道である小学校や中学校
そして、多くの人が通る高校
そのような学校で絶対に使う文房具があります
それが鉛筆やシャーペンですよね
しかし、それだけでなく書き間違えてしまった時に必要となってくるのが消しゴムですよね
小さい頃から、文字を消すために使ってきた消しゴムですが
ここで疑問が生じてきます
それが、「消しゴムで文字を消せる理由」です
よく考えてみると、こするだけで文字が消えるっていうのも不思議な話です
ということで、今回はその「消しゴムで文字を消せる理由」について調べていきます！
文字の正体とは？
まず、押さえておくべきは消せる文字というのは鉛筆やシャーペンで書かれている文字ということです
この文字の正体とはなんでしょうか？
この鉛筆またはシャーペンで書かれている文字の特徴としては、黒鉛であるということ
つまり、炭素によって文字が書かれているということですね
そして、紙の方にも注目しないといけません
紙を実際に触ると分かりますが、めっちゃツルツルしているということはありません
つまり、紙には目では見えない程度に凸凹があるということです
文字を書く時には、この凸凹に黒鉛の粒が捕まることによって黒い線が描かれているわけです
だから、文字の正体というのは紙に囚われた黒鉛の粒ということですね
消しゴムで文字を消せる理由
文字の正体がわかったところで、いよいよ本題に入っていきましょう！
「消しゴムでこすると文字が消える理由」についてですね
先ほど、文字は紙にくっついている黒鉛の粒みたいなことを述べました
そして、消しゴムというのを思い浮かべると分かりますが
何かをこする時に、摩擦の力が大きいということを知っていると思います
この摩擦の力が大きな役割を果たしています
黒鉛の粒は紙とくっついている
それを引き剥がすためには、何かしらの力がいるわけですね
そこで登場するのが消しゴム
消しゴムをこすることによって、摩擦力が働き黒鉛の粒を紙から引き離すことができる
これが消しゴムで文字を消せる理由というわけです
ここで、紙から離れた黒鉛の粒は消しゴムについているわけですね
この消しゴムを再びこすることによって、黒鉛のついて場所がケシカスとなって離れていく
そうすると、また新しく黒鉛の粒を紙から引き離すことができるわけですね
以上が消しゴムで文字を消せる理由となっています！
参考にさせていただいたサイト
羽のない扇風機って風をどうやって出しているの？
だんだんと夏らしく暑い日が増えてきました
そうすると役にたつ家電の一つがありますよね
それが扇風機です
羽が回ることによって、風を生み出して涼しくしてくれるとても便利な家電ですよね
しかし、扇風機といっても扇風機らしくないものがありますよね
それが羽のない扇風機
有名なものでいうとダイソンさんが発売しているものですね
それを見て、誰もが思った疑問があると思います
それが「どうやって風を出しているのか？」
今回はその疑問について調べていきます！
羽なしの扇風機の仕組み
羽がない扇風機といっても、機能は羽のある扇風機と同じです
つまり、風を生み出す必要があるということです
羽ありでは、羽の部分が回ることによって風が出てきます
では、羽がない扇風機ではどうやって風を生み出すのでしょうか？
これはモーターと小さな羽によって生み出します
羽がないと言っていますが、実際のところは内部にあって見えないところにあるということですね
ダイソンが発売しているものでは、下の部分に羽が隠されています
そのため、下の穴が空いているところから空気を取り入れる構造となっているわけです
しかし、それだけでは風の力として十分ではありません
そこで、ある原理を用いることで扇風機として実用的なものにしています
それが、コアンダ効果というものです
これは流体力学と呼ばれる分野の用語となります
この用語について説明していきますが
簡略化して説明するためあくまでもイメージとして受け取ってくださいね
コアンダ効果
コアンダ効果というのは、難しい用語を使わないでいうと
流体（この場合は空気）が流れている時に、近くにある壁に沿って流れていくというものです
このコアンダ効果によって隙間から出てきた流体が風を起こしています
もうちょっと詳しくいうと、隙間から出た風が円筒内部と外部で圧力差を生み出す
この圧力差によって周りの空気を巻き込み、より強力な風を生み出すことができるというわけですね
以上が、羽なし扇風機の大まかな仕組みについてです
しかし、ここで注意しておいてほしいのがあくまでイメージということです
知らない人にとっては難しいものを利用して風を生み出しているので
なんとなく、隙間から風が出ていて圧力の差によって周りの空気を巻き込んでいる
その巻き込まれた空気によって風が強くなっていると解釈しておいてください！
参考にさせていただいたもの
ボールペンの仕組みって？
皆さんは普段何か書く時の道具として、何を使っていますか？
学生だとシャーペンとかが多いかもしれませんが
だんだんとシャーペンの使う機会は減っていくような気がします
そこでシャーペンの代わりとして使われることになるのが、ボールペンではないでしょうか？
では、そのボールペンってどのような仕組みで文字を書くことができるのでしょうか？
今回はそのボールペンの仕組みについて紹介していきたいと思います！
ボールペンの仕組み
ボールペンの仕組みを考える上で、重要となってくるのが、
名前にも入っている「ボール」という単語です
ボールっていうと、小さい子が遊びとしてよく使うボールが思い浮かびますが
ボールペンの「ボール」はサイズや材料が異なっています
その違いを把握するために、まずはボールペンの「ボール」というのはどこにあるのかを考えていきましょう！
パッと見、「ボールペン」のどこにボールがあるのかは分かりにくいですね
しかし、ペン先をよく見ると丸い部分があります
そこにボールが隠されています
では、このボールがどんな役割を果たしているのでしょうか？
ボールの役割
ボールの役割は、インクの供給と文字を書くの二点です
ボールペンのインクというのは、ペン先に供給されなければいけません
そして、ペンとして文字が書けないといけません
そこでボールが役立ちます
ボールが回転することによって、インクの供給をすると同時に、文字を書くときにより滑らかに文字を書くことができる
これがボールの役割となっています
では、そのボールというのはどのような材料でできているのでしょうか？
ボールの材料
ボールペンで重要な役割をもつボールですが、
素材によって書き心地などが変わっていきます！
例えばステンレス
ステンレスのボールとしては、安価に作ることができると言った利点があります
そして、驚くべきことに金属以外でもボールとして使われる材料があります！
それが人造宝石です
宝石に見えるようにガラスなどを加工するものですね
これを使うとボールペンの消耗を抑えることができると言った利点があります
まとめ
ということで、普段よく使うボールペンの仕組みについて調べていきました！
ある程度仕組みは知っていたとはいえ、
材料に金属以外が使われるということには驚きました！
一度でもいいので、使ってみたいものですね、、、
参考にさせていただいたサイト
電車が曲がる仕組みって？
前回は車の曲がる仕組みについて調べていきました
その時の記事がこちら！
日常で移動手段として車を使っている人もいると思いますが、
それ以外の交通機関を移動手段として使っている人もいるはずです
その中でも、今回は電車に注目しました
電車も線路に沿って進む際に曲がる必要が出てきます
では、どうやって電車は曲がっているのでしょうか？
その疑問について調べていきました！
電車が曲がる理由
車ではハンドルを切るとタイヤの向きが変わります
しかし、電車ではハンドルは存在しておらず車輪の向きを変えることもできません
そうすると曲がることができないようにも思えます
だけど、実際には曲がっているわけです
それには曲がるための何かが存在している
では、それは何でしょうか？
答えは車輪の形です
車輪の形を詳しく知っている人は少ないのはないでしょうか？
普段は見えないところにあるため仕方ないかもしれません
電車の車輪を正面から見てみると、
こんな形をしています
この外に向かってだんだん半径が小さくなっていく形と内側についているフランジと呼ばれる部分が特徴となっています
この半径が小さくなっていくのは円錐の一部分だと考えられます
ところで、皆さんは円錐形のものを転がしたことがありますか？
転がしたことがある人ならわかるとイメージできると思いますが、
円錐形のものを転がすとまっすぐには進みません
尖っている方を中心として回転しますよね
これが電車が曲がる時に重要になってきます
まず、曲がる時には当たり前ですが線路が曲がっています
右に曲がろうとすれば線路は右方向に徐々に曲がっていきます
しかし、そのときに電車は直進しようとする
そうすると進行方向に対して左側の車輪は半径の大きい方へ、右側の車輪は半径の小さい方向に移っていきます
この時の半径のズレが、先ほど述べた円錐形の役割を果たしています
つまり、半径の小さい方向に曲がっていくようになるわけですね
こんな風にして電車は曲がることができるわけです
そして、フランジの部分
これは曲がる時に車輪がズレすぎないように、つまり脱線しないようにストッパーの役割を担っているわけです
以上が電車が曲がる仕組みでした
まとめると、
「電車が曲がれるように車輪に工夫がしてある
曲がる時に車輪の半径が変わることによって円錐形の一部となり曲がることができる
そして、脱線防止のためにフランジが設けてある」
ということですね
参考にさせていただいたところ
http://www15.plala.or.jp/hidekih/asaks/HowCurves.pdf
スプレー缶の仕組みってどうなっているの？ どうして火気厳禁なの？
普段、スプレーを使っているという人は案外多いのではないでしょうか？
しかし、ボタンを押すとスプレー缶の中身が噴射されるって考えてみると不思議なものです
なので、今回はそのスプレー缶の仕組みについて調べていきました
また、それに伴ってスプレー缶がなぜ使い切ってから処理しないといけないのかという理由についても調べてみました！
スプレー缶の仕組み
スプレー缶というと、上にあるボタンを押すと中身が噴射されますよね
その中身が噴射される仕組みについてみていきましょう！
中身が噴射される理由は、圧力の差です
大気圧とスプレー缶の圧力の差を用いることで中身が噴射されるようになっています
スプレー缶の中には、ガスが入っています
そのガスは主に可燃性のガスが用いられています
そのガスによってスプレー缶内部の圧力が高まっている
その圧力と大気圧に差が生じて中身が外に出るわけです
ここでスプレー缶のボタンは弁の開閉を行います
普通圧力差があったら、中身がどんどん外に出て行ってしまいます
しかし、弁を設けることによってそれを防いでいる
その弁を開けるために、スプレー缶のボタンが存在しているわけですね
以上がスプレー缶の大まかな仕組みでした
霧みたいに噴射されるわけ
スプレー缶の大まかな仕組みについてみていきましたが、それに加えてもう一つ
中身が入っている時には液体だったものが、霧状に噴射されるわけについても調べてみました
こちらは、スプレー缶のノズルの形状と中に入っている噴射剤というものが関係しています
圧力差によって空気中に放出される時に、中身が膨張することによって霧状に噴射されるというものです
スプレー缶の注意点について
スプレー缶の仕組みについて述べていきました
それ加えて疑問をもう一つ
それが「スプレー缶の処理方法」について
スプレー缶というのは処理する時に「中身を出し切るよう」言われています
なぜ、中身を出し切らないといけないのでしょうか？
その理由を調べていきました
結論として、スプレー缶のガスが大きく関わっています
先ほど述べたようにスプレー缶のガスは主に可燃性のガスが用いられています
中身を出し切らないということは、中に可燃性のガスが残っているということになります
そうすると、ゴミ収集車などで火災が起きるという事故にも繋がってきます
これは可燃性のガスが圧縮されることによって、温度が上昇
結果、可燃性のガスが燃えてしまうためです
このため、スプレー缶では中身を出し切って捨てられることが求められているわけですね
参考にさせていただいたサイト
知ってますか？ 車の曲がる仕組みがすごい！
最近だと、交通事故など悲しい事件があります
交通事故というと、関わってくるのはやはり車です
以前、車が曲がっている時どのようなことが行われているのかを知る機会がありました
そしたら、「単純そうに見えてこんなことやってるのか！」と衝撃を受けたわけです
その驚いた内容を今回はお伝えしたいとおもいます！
車が曲がる理由って？
ハンドルを切れば車が曲がっていく
これは誰もがイメージできることだとおもいます
しかし、それを「理論的に説明して」と言われると困ってしまう人がいるのではないでしょうか？
まずはその曲がる理論について紹介します！
とは言っても、難しい用語が出てくると困惑してしまうと思うので簡単に説明します！
（ここでの話は前輪駆動を想定しています）
車はハンドルを切っていないと直進しようとします
直進しようとする時にハンドルを切るとどうなるでしょう？
真っ直ぐ進もうとする力と前輪で曲がろうとする力の二つが車に加わります
この曲がろうとする力によって、車は回転をする
わかりやすくいうと、スリップするイメージですね
そして車体が傾いていくのと同時に後輪でも同じように車を回転させる力がはたらく
この回転させる力によって車は曲がることができるわけです
ここでは簡単な説明しかしていませんので、もっと知りたいという方は参考サイトをご覧ください！
曲がる時にタイヤで起こってることがすごい！
皆さんはデファレンシャルという単語を知っていますか？
このデファレンシャルという装置が曲がる時に大きな役割を担っています
車が曲がる時に、左右のタイヤが通る道筋って違っていますよね？
例えば左折する時
車の左側のタイヤの方が右側のタイヤに比べて内側を通りますよね
そうすると、右側のタイヤの方が多く回らないといけません
もし、左側と右側のタイヤが同じ回転数だったら？
つまり、左右両方のタイヤが同じ距離しか進まなかった場合どうなるでしょうか？
なんとなく想像つくと思いますが、綺麗に曲がることは出来ませんよね
そこで登場するのがデファレンシャル
この装置によって、曲がる時に左右のタイヤの回転数をずらすことで綺麗に曲がることができるわけですね
どういうものかは言葉で説明するよりも動画の方が分かりやすいのでご覧ください！
普段生活していると、なんとも不思議に思わないようなことですが
「見えないところですごい工夫がされているんだなぁ」と感激してしまいました
参考サイト
野球のストレートの伸びって何？
以前、野球の変化球について疑問を述べました
変化球の名前がどのように決まるのかについて述べました
その記事についてはこちら
野球で投げられる球は、変化球以外にもありますよね
それがストレート
そのストレートで伸びっていう言葉をよく聞きます
「伸びのあるストレート」と言った表現がよくされますが、
その伸びって一体どう言ったものなのでしょうか？
今回はこの疑問について調べていきます！
伸びのあるストレートってどんな球？
野球の実況なんかでもよく聞く「伸びのあるストレート」
この「伸びのあるストレート」とはどんな球なのでしょうか？
伸びのあるというのは浮き上がってくるようなストレートのことです
正しくは、落ちないストレートのことですね
地球上ではあらゆる物体に重力がかかっているため、物体はどんどん落ちていくはずです
それは軽いものでも重いものでも変わらない
野球の球は基本的に同じ重さでつくらている、そして形も同じ
なので、ボールの落ちる量ってのは変わらないはずです
しかし、実際の野球では落ちる量が投げる人によって変わってくる
中には、全然球が落ちないストレートを投げる人がいて
その人の投げるストレートを伸びがあるストレートと呼んでいます
なので、先ほど言った浮き上がってくるようなストレートというのは
いつもの感覚よりも落ちる量が少ないストレートということになります
なぜ落ちる量が少ないの？
野球の球は、基本的に同じ重さ、そして同じ形
では、なぜ投げる人によって落ちる量が変わってくるのでしょうか？
それに対する答えが「マグヌス効果」と呼ばれるものです
あまりなじみのない言葉かもしれません
このマグヌス効果というのは流体力学の用語です
マグヌス効果を簡単に説明すると、
物体が空気中を回転しながら進むとき、その物体には揚力が働くというものです
詳しく説明しようとしても、専門用語をバンバン使わないといけないのでここでは割愛します
このマグヌス効果によって、球が浮き上がるような力が働く
その力の大きさというのは、球の回転量によって左右される
回転量が多いほど、働く力も大きくなる
つまり、回転量の多いストレートほど浮き上がる力が大きくなり
落ちる量が少なくなる
これが伸びのあるストレートの正体です！
参考にさせていただいたサイト
疑問
調べてみると、伸びのあるストレートって説明が他にもあるみたいですね
球速差があまりないというものですね
球速差があまりないというのを回転数によって説明しようとしているものもありましたが、詳細のところはわかりませんでした
回転数が上がると球速差が小さく理由について疑問が残るところですね
画像や動画の方がデータ量が多いわけは？
最近はデータ通信量という単語をよく聞くようになりました
メガとかギガ、そしてテラまでとまあ色々ありますが
なぜこんなにもデータ通信量が増えたののでしょうか？
その一つとして、動画とかをスマホで見れるようになったというのがあると思います
しかし、動画ってデータ通信量を多く取る
つまり動画というのはデータ量が多いということ
では、なぜ動画だとデータ量が多くなるのでしょうか？
今回は、画像と動画がデータ量が多くなる理由について調べていきたいと思います！
データ量
まずはデータ量について
データ量が多いといっていますが、それは一体どういうことなのでしょうか？
データというのは２進法で表されます
２進法というのは０か１かによって数字を表す方法のことです
このときに０か１かというのが最小単位にあたり、それを1bitと呼びます
この1bitが８個集まることによって、１Bというものに換算することができます
つまり、１Bというのは８個の値が連なったものであり、それぞれの値は０か１となっているということですね
そして、その１Bが１０２４倍になると１kB
１kBが１０２４倍になると１MB
１MBが１０２４倍になると１GB
１GBが１０２４倍となると１TBとなります
この時の、Mがメガ、Gがギガ、Tがテラという表現として使われていることが多いです
文字のデータ量
画像や動画のデータ量を見る前に、比較対象として文字のデータ量について見ていきましょう！
先ほども言ったように、データは２進法で決まっています
しかし、文字というのはたくさんあり漢字まで含めると膨大な数になる
その膨大な数の文字を表すために、２進法をもちいるとbitの数が多く必要になってくる
つまり、B（バイト）の数も多くなってきます
そして、文字や記号というのは大体は１Bか２Bで表されます
つまり８bitか１６bitで文字が表せるということですね
それが文章となって、文書のデータ量が決まってくるわけです
もし１０００文字書くと１〜２kBということです
画像・動画のデータ量
動画は画像が連続して流れるということから、
画像のデータ量について考えていきます
画像はピクセルと呼ばれる小さな四角がたくさん集まって構成されています
ピクセルの数は画素数とも呼ばれ、画素数が多いほど高画質な画像となります
そして、そのピクセルというもの一つ一つがデータを持っている
画像は光の三原色と透明度によって決まってくる
つまり、三色の光と透明度についての情報を持っておけばいいということです
その三色の光と透明度はそれぞれ1B分の情報量を持っている
そのため、１ピクセルで4B分の情報を持っていることになります
そして、画像では画素数が１万を優に越しているため
データ量が多くなってしまうというわけですね
それが動画になると、その画像が何枚も連続して流れるため自然とデータ量が多くなってしまうということです
まとめ
データは２進数で表記されおり、bitやBという単位で表すことができる
文字は１文字で数Bしかありませんが、
画像となると光の三原色と透明度によってデータ量が大きく増える
そのため、画像や動画というのは非常にデータ量が多くなってしまうということです
参考にさせていただいたサイト
