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開いた括弧は必ず閉じる -- あるプログラマー
既視感 (スコア:4, すばらしい洞察)
上を通る自動車で発電しようというもの。（/.Jでも以前紹介されていたような）
これって結局、「発電のためのエネルギーがどこから来るか」を考えてしまうと、
あまりよろしくないシステムな気がします。
発電するためには、人が上に乗った際に「仕事をしてもらう」必要があるわけで、
この装置の場合は床が微妙に下がることで実現されます。つまり、これは通る人に
「平地を歩く代わりに上り坂を上がってもらう」相当のことで発電するわけです。
（クルマ発電の場合は、その分ガソリンが多く消費される）
1000万人が60kgの体重を1cm持ち上げる仕事を1日4回（通勤往復×出入）、これを
効率30%で発電できたとしても、
Re:既視感 (スコア:1, 興味深い)
今回のアイデアはその無駄となっているエネルギーを回収する手建てです。
また舗装された硬い床を歩行・走行する際の衝撃が、
人の足腰に無視できない負担をかけていることは御存知でしょうか。
この衝撃を積極的に吸収できれば、むしろ人体の負担を減らす効果すら望めるかもしれません。
とはいえ圧電素子じゃ硬い床と大差ないと思うので AC
Re:既視感 (スコア:1)
「無駄なエネルギーの回収」とは呼べないでしょう。
やるとしたら、下り階段の踊り場ですね。そこはまさに、「位置エネルギーが無駄
に消費されている」場所だから。ただ、「下り限定」の階段なんてない点（あるけど
守られていない。発電階段を登りに使うと疲れる）と、人が1人ずつ降りてくるわけ
ではないというところが難しい。
クルマ発電の場合なら、減速する箇所にだけ設置するというならありかもしれない。
例えば、「この先急カーブにつき減速」という場所に設置するなら、「無駄なエネ
ルギーの回収」と呼べるかも。（ただし、この場合でも、回生ブレーキのついた
ハイブリッドカーにとっては無駄でしょうけど）
それより私は、1000万人分の足踏みを受け入れる大掛かりな設備を仮定し
Re:既視感 (スコア:0)
そこから上り坂を登るに匹敵する労力で脱出する必要があるとでも思ってますか？
Re:既視感 (スコア:1)
Re:既視感 (スコア:0)
もしくは床素材の違いの差とほぼ同等であり、階段などの極端な差は生じません。
位置エネルギーと運動エネルギーの違いを認識しましょう。
Re:既視感 (スコア:1)
はい、そこに見解の相違はありません。（圧電素子ですから）
ただし、私の見解では、「沈み込む量は議論の内容には影響しない」のです。
「発電されたエネルギー分は上り坂になる」という原則は変わらないわけで、
沈み込む量が少ないなら登りも少ないですが、発電量も少ないということ。
# 圧電素子による発電で特許は多数出ていますが、発電が数mWでせいぜい
# LEDを発光させる程度。利用した例は光る団扇 [hardware.srad.jp]くら
Re:既視感 (スコア:2, 参考になる)
人間が足を着く際、蓄えた運動エネルギーは基本的に回収されず、
地面に足を突いた瞬間に足への衝撃と音、そして熱へと変化します。
例えば、足の裏に置くゴム状の素材のパッドがありますが、
あれは踏み込んだ際の運動エネルギーが衝撃に変わる前に、
ゴムが変形することにより弾性エネルギーとしてエネルギーを回収し、
後に足を踏み出す際に再利用することを狙ったものです。
ちなみに、パッドを轢かない場合の衝撃は足や地面に熱や音として散っていきますが、
一部は足の細胞や
Re:既視感 (スコア:1)
結論としては、ご指摘通り、ムダになる運動エネルギーが回収されるというのは正しいです。が、
歩行者の負担が増えるのもまた正しいです。その意味で、誰も正解ではないということです。
（ということで、昨夜考えた方向で正しそう。その時点では検討不足の部分はありましたが）
これは、AC氏が指摘するほどにトリビアルな問題ではないと思います。私も含めて全員が、それぞれ
ある前提条件（例えば私は小さな圧電床上を平行移動する荷重を想定、nue-nubataさんは圧電床と
そうでない床の変形量が
Re:既視感 (スコア:1)
> (a) 本来無駄になる上下動によってもたらされる「衝撃」分
このとき、歩行での上下動は80cm-√(80cm^2-25cm^2)=4cm [google.co.jp]です。
(圧電素子の変形量に関係なく)この高さによる位置エネルギーが圧電素子に与えるエネルギーになりますから、
(足を除いた)人体の上下動する部分の質量が40kgとして、
圧電素子が受けるエネルギーは40kg×g×4cm=16ジュール [google.co.jp]になります。
> (b) 歩行者の体重によってもたらされる分
こちらのエネルギーは、加重×移動量になります。
圧電素子の変形量については具体的データは無いのですが、ちょっと多めに見積もって1mmとしましょう。
この
Re:既視感 (スコア:1)
taka2さんの試算に不備を見つけたので、それについてまとめます。しつこくてすいません。
（こういう長く続く議論には、あまり/.のシステムは向かないと思う…）
… … … …
まず最初に、「圧電素子は変形することでエネルギーを取り出せる」という事実を再確認
させてください。
衝撃を与えても、それが圧電素子の変形に結びつかないのであれば（つまり、衝撃が圧電素子を
歪ませるという仕事によって消費されないのなら）エネルギーとして取り出せません。
ここは誤解している人が多そうなので、再
Re:既視感 (スコア:1)
私の理解としては、「圧電素子」は基本的に「大きい力」で「微小な変形」をするものです。
だから、「できるだけ大きな力」を圧電素子に与えるのが重要でしょう。
圧電素子は「人間の体重」レベルでは、それこそ「1mmも変形しない」と思いますし、
「変形が1mmだとしても、体重によるエネルギーは0.59ジュールになる」のに対し、
「一歩で0.5ジュールを取り出している」わけですから、
変換効率などを考えると「衝撃によるものが大きいはず」だと私は考えます。
・衝撃のエネルギーについて、圧電素子以外で吸収される分について
たしかに、その点について検討してませんでした。で、おおざっぱな計算ですが、
作用反作用の法則的には圧電素子の下面も、圧電素子も、圧電素子の上面も、靴底も、
すべて等しい力を受けます。つまり、変形量の比=仕事(受け取るエネルギー量)の比になります。
トータルの変形量が6mmで、そのうち圧電素子の変形量が1mmだとすると、
(元記事で試算した衝撃のエネルギー16ジュールのうち)
圧電素子は2.6ジュールを受け取ることになります。
あるいは、別の計算をすると、4cmの自由落下は90ms [google.co.jp]かかり0.89m/s [google.co.jp]に加速しますので、
それが 6mm で速度0になるためには、13ms [google.co.jp]間、66m/s^2 [google.co.jp](=6.7G)で減速する必要があります。
その間、体重の6.7倍の衝撃力が圧電素子に加わります。それで圧電素子が 1mm 変形したら2.6ジュール [google.co.jp]
この数値(圧電素子に加わるエネルギー)は、クッションが柔らかい(全体の変形量が大きい)ほど小さくなります。
このパラメータ次第で全然数値が変わってきますので、定性的な議論が難しいのですが、
「衝撃による力」と「体重による力」が等しくなるのはどこかというと、
それは「重心の上下動において、重力で加速する距離」と「クッションで減速する距離」が等しいときです。
重心の上下動4cmとして、「2cmで加速して」「2cmで減速する」場合ですね。
それよりも「加速距離の方が長く減速距離が短い」のであれば、「圧電素子の受ける力は、体重によるものより衝撃によるものの方が大きい」ということになります。