試してフシギ

ハニカム構造いちばん強いのは、どのかたち?(No.143)

いちばん強いのは、どのかたち? いちばん強いのは、どのかたち?

実験監修:愛知工業大学客員教授 佐伯平二 
※監修者の役職は掲載当時のものです。
企画制作: 日本ガイシ株式会社

どうしてなのかな

写真の3つの柱は断面の形は違いますが、同じ大きさの紙でつくられています。でも、柱の上にビー玉(重り)をのせて強さを比べると、三角柱より四角柱、四角柱より六角柱の方が強いのです。ちょっと不思議ですね。

そうかなるほど

紙を垂直に立てることはむずかしくても、二つに折って少し開けば立ちますね。その上に軽いものならのせられるし、三つに折ればもう少し重いものものせられます。端をつないで三角柱にすればもっと丈夫になります。材料の材質や大きさが同じでも、形を変えると強さは大きく変わるのです。軽くて丈夫な構造体(集合体)をつくるには、薄く軽い材料で丈夫な形をつくり、それをすき間なく並べるという方法があります。図のように三角柱、四角柱、六角柱はすべての辺がぴったり合わさってすき間ができません。中でも、六角柱を並べた構造はとても強く、ハニカム構造と呼ばれて新幹線や飛行機などの構造体にも使われています。ハニカムとは「ハチの巣」という意味。確かにハチの巣は六角形からできていますね。生き物たちは自然界の法則をたくみに利用して生きているのです。

材料

1. 板材(長さ78×幅6×厚さ0.5cm)1枚
2. ビー玉(直径1.6cm)60個くらい
3. ノートの紙(タテ15×ヨコ13cm)1枚
4. プラスチックまたは紙のコップ 2個
5. 木工用接着剤
6. 両面スポンジテープ
7. のり
8. はさみ
9. カッターナイフ
10. のこぎり
11. ものさし

工作の完成品

[工作の注意]

・NGKサイエンスサイトで紹介する実験は、あくまでも家庭で手軽にできる科学実験を目的としたものであり、工作の完成品は市販品と同等、もしくは代用品となるものではないことを理解したうえで、個人の責任において実験を行ってください。
・工作・実験を行う際は、必ず手順を読んでから行ってください。
・刃物や器具の取り扱いには十分注意し、ケガをしないようにしましょう。
・小学生など低年齢の方が実験を行う場合は、必ず保護者と一緒に行ってください。

  • 1

    ノートの紙を図のように5cm幅で切り、三角柱、四角柱、六角柱の折りしろに印をつけます。

  • 2

    それぞれを折り曲げてのり付けし、3つの角柱をつくります。

  • 3

    板材を図の寸法に切り分けます。

  • 4

    板材を図のように組み立て、プレス台とプレス板をつくります。プレス台の角柱をのせる位置に印をつけます。

  • 5

    角柱に均等に圧力をかけるための板をつくります。(F)の中央に1cm角の両面スポンジテープをはり、その上にビー玉をはります。

  • 6

    1個のコップを底から5cmの高さで輪切りにします。
    ※角柱がつぶれた時のコップの転倒を防ぐクッションにします。

[実験の注意]

・NGKサイエンスサイトで紹介する実験は、あくまでも家庭で手軽にできる科学実験を目的としたものであり、工作の完成品は市販品と同等、もしくは代用品となるものではないことを理解したうえで、個人の責任において実験を行ってください。
・工作・実験を行う際は、必ず手順を読んでから行ってください。
・刃物や器具の取り扱いには十分注意し、ケガをしないようにしましょう。
・小学生など低年齢の方が実験を行う場合は、必ず保護者と一緒に行ってください。

  • 1

    プレス台の印を付けた位置に角柱を置き、角柱の断面の中心点にビー玉が位置するように(F)の板をのせます。

  • 2

    プレス板をプレス台の突起部分に引っかけ、反対側の端にコップをのせます。プレス台にはコップでつくったクッションを置きます。

  • 3

    コップの中にビー玉を入れていき、角柱がつぶれたときの数を調べます。順番に実験すると、六角柱がつぶれたときの数がもっとも多くなります。つまり、六角柱がいちばん圧力に耐えることがわかります。

NGKサイエンスサイトで紹介する実験は、あくまでも家庭で手軽にできる科学実験を目的としたものです。工作の完成品は市販品と同等ではなく、代用品にもならないことを理解したうえで、個人の責任において実験を行ってください。

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