6月14日（第6回）

ばねとブロックで地震予知!? 摩擦力学入門

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今回はゲストとして地球惑星物理学講座の木津さんをお呼びして、摩擦の実験を行いました。

なので、解説もこの方。

金にならないことはもうしないと宣言した　木津さんの解説

　バネブロックのおもちゃから、地球シミュレーターで行なわれていた 地震発生サイクルのシミュレーションまで、全て解説をしてしまおうという、 大変欲張りで無謀な企画でした。

バネブロックモデルによる実験

　バネブロックモデルについては、 坂口有人さんのページ(http://www.arito.jp/index.html)を 参照していただきたいのですが、固着すべりと安定すべりの２つがあることが知られております。

　固着の後の急激なすべりが、地震の発生と理解されておりますが、 その発生条件と、１サイクルでのすべり量の変化をバネとブロックを用いて調べてみるという実験をしてみました。 （写真左：バネとブロックを引きずる自作のマシーン。写真中：バネとブロック。 写真右：ブロックの底面3種--厚紙、黒スポンジ、発砲スチロール）

　基本的には　おもりが重くなるほど、また、ばねが弱くなるほど 固着すべりが発生するようになり、１サイクルでのすべり量も大きくなります。 錘の重さが重くなると地震が起こるということは、 ある程度の深さでなければ、地震が起らないことを示していると考えられます。
　
| おもり3個のとき（動画） | おもり6個のとき（動画） |

　また、底面の違いにより、固着すべりの起こりやすさが変わることから、 断層を構成している物質にもよることが理解できます。

　また、安定すべりの状況で、バネの引っ張りをやめて、 再び引っ張り始めると、一度だけ急激なすべりが生じます。 静摩擦が大きい理由は、動いている場合に比べて、 本当に接触している部分が増えるためであるという解説をしました。

　実際にそのような面積の増加は、石英やアクリル板・ガラスなどで観察されています（写真では見づらいですが）。

　それぞれのブロックは単独に引っ張ると、小規模な固着すべりをします。
そのようなブロックを２つ直列につないで引っ張ってみると何が起こるでしょうか？
後ろの方のブロックには、錘を重たくして、大規模な固着すべりをするようにして見ましょう。
| 2ブロック直列つなぎ（動画その1） | 2ブロック直列つなぎ（動画その2） |

　前の方のブロックは単独でチョロチョロとしたすべりを示しますね。 おーーっとー、後ろのブロックも大規模にすべって大地震が�ｵ。

　この実験は、大規模な地震にならないのに、 断層が止まったり動いたりする現象である　スローイベントを説明する ２つのブロックモデルを、簡略化したものです。 どっしりと固着している部分が、軽く固着している部分を 邪魔をしてしまい、軽く固着する部分が急激にはすべれない結果として、 このようなスローイベントが起こるのだ、という説明がされています。

　本当にそうなのかどうかは知りませんｗ

　地震シミュレーションでは、このように大量のブロックを配置して、 そのくっつき易さの度合いを変えて、シミュレーションを行なってきました。 この研究の成果として、言われている話としては、 紀伊半島の先端のところでは、くっつき易い部分が狭くなっている結果、 その部分から、地震発生に相当するすべりが起こるのではないかと、 指摘されていますが　本当にそうなるかどうかは、僕は知りませんｗ

最後に一つだけ　なぞなぞ　を。

  • ブロックを置きます。
  • バネをつないである程度伸びている状況を作ります。
  • その状況で、バネを更にひっぱる以外の方法で、
    ブロックに触れることなく、ブロックを滑らせることができます。
  • どうすればよいでしょうか？
  • ・・・これが分かれば、今日からあなたも　地震学者っ！☆
Ｐ．Ｓ．
この実験と　第８回　チョコレートで火山をつくる！　の実験を融合させたのが チョコレート地震なのですが、それはまた別の話・・・。

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実験のビデオはこちら（WindowsMediaPlayer、QuickTimePlayerで再生可能です＜avi形式＞）
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動画と音声の再生には、player softwareが必要です。downloadはWindows Media Player（無料）、QuckTime Player（無料）から手順に沿ってinstallしてください。