ミニ四駆のマスダンパーの動作原理って、結局はニュートンのゆりかご?考察的妄想中。

 

TOYz BAR☆ミニ四駆・マスダンパーの効果と原理を妄想的考察中。

前世紀ミニ四駆なSiSO的に最も驚いたグレードアップパーツは「マスダンパー」です。「へ~、こんな考え方があるんだね~」と興味津々です。息子たちがマスダンパーを装着しているのでちょっと研究させてもらいました。

着地した瞬間に跳ね上がっているような気がするウエイト

マスダンパーは確かに制振に効果がありそう

前世紀のミニ四駆ではこのような改造の考え方は無かったように思うのですが、マスダンパーとは、上下に稼動するウエイトをミニ四駆に取り付け、着地時のバウンドを抑えるためのパーツです。
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SiSO-Jr.1のシューティングプラウドスターにも装着しています。かなり重装備な気がしますが、フロント、サイド、リヤ…全方向、マスダンパーが装着されていて、振るとカシャカシャと良い音がします。SiSO-Jr.1、SiSO-Jr.2ともに、音が鳴るのが楽しいようです。
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時々走らせてもらっているミニ四駆コースには、2連スロープと言いますか、1.5連スロープというのが正しいのかな?降りて登ってまた降りるというコースがあります。
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子供たちがマスダンパーを取り付けたら、確かに着地後のコースアウトが激減しました(ミニ四駆が重くなって遅くなった可能性も否めませんが)。

マスダンパーの効果ですが、説明書を見ると、なかなか微妙な説明がされています。
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「車体が跳ね上がる際、ウエイトが逆方向に動く」と書かれているのですが、跳ね上がる方向と逆方向ということは、上から下に打ち付ける方向ということと読めるのですが、どうにもこうにも納得できません。

ということで、あれこれ考察(妄想込み)してみました。

結局はニュートンのゆりかごなのかな?

動作原理をあれこれ調べてみましたが、車体より遅れて落下して着地時に車体を打ち付けることで、車体の浮き上がりを抑えるという説が多いような気がします。でも、重力加速度って、何に対しても同じように働きますから、ウエイトが後から落ちてくるというのも不思議な話です。

何度かスロープから着地するところを観察してみましたが、ウエイトの動きが速すぎてまったくわかりません。たまたま提灯タイプやボディ可動タイプのミニ四駆な方とご一緒させて頂けたのでじっくり観察、着地時にガバっと開いているように見えます。「ニュートンのゆりかご」っぽく思えてきました。

あの金属球が何個も糸でぶら下がってカチコチ端っこの球だけが動くアレです。
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ニュートンのゆりかごとミニ四駆の動きを並べてみる

ニュートンのゆりかごの動きをミニ四駆に例えると?

文章だけだとなんのことやらですので、ニュートンの振り子とミニ四駆の動きを退避させる形でイラスト描いて、SiSO的理解を解説します。

左の球がコース、真中の球3つがミニ四駆本体、そして右の球がマスダンパーのウエイトと思ってください。まずはミニ四駆がスロープからジャンプします。この時はまだウエイトはミニ四駆と同じ動きをしています。また、ニュートンのゆりかごは右の球が制止位置にあり、左の球はこれから中央の球に当たるところです。
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ミニ四駆が着地しました。ニュートンのゆりかごは、左の球が中央の球に当たりました。
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ニュートンのゆりかごの如く、ミニ四駆本体は動かずウエイトが上昇します。このとき、中央の3つの球は動きません。
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コースから受けた衝撃は、ボディを通ってマスダンパーのウエイトに伝達し、ウエイトが持ち上がることによってボディは跳ねずに安定した状態となる、ということです…と、ここまでがニュートンのゆりかごの理想的な状態の話です。

ミニ四駆のマスダンパーは可動範囲に限界があるよね

ミニ四駆のマスダンパーはニュートンのゆりかごのように運動エネルギーが反転するとこまでは動けませんので、ウエイトの可動域上限に達すると今度は少し車体を持ち上げてしまいます。
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続いてウエイト可動域の上限に達することによって反転したウエイトの運動エネルギーがミニ四駆の車体を押し付けます。
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なるほど、ここで「下に打ち付ける」という動作になるわけか。まあ、商品説明も当たらずとも遠からず。

また、距離だけでなく、コースからの着地衝撃とマスダンパーのウエイトを動かす力が同じである必要もありそうです。

理想的には、コースからの着地衝撃を完全に受け止めることができる重さのウエイトを取り付け、それが必要な距離だけ可動できるようにするということでしょう。可動範囲を広げるために提灯構造が出てくるわけですね、なるほど。

もし、完全にニュートンのゆりかご状態を再現できたらまったく跳ねないミニ四駆を作れそうですが、マスダンパーの可動域や重さによっては逆にバランスを崩し、着地後、遅れたタイミングで暴れてしまうミニ四駆になってしまうかもしれません。

こうやって原理を自分なりに噛み砕いて整理していくと、マスダンパーのセッティングというは難しいものなんだな、と思えてきました。うーん、深いな。

 

今日の一言二言三言

 

  • 重力加速度は皆平等なはず。
  • ウエイトが動くのはニュートンのゆりかごと同じ原理かな。

 

マスダンパーの効果は、地面に打ち付けられた車体の反発エネルギーを、ウエイトに逃がすことで車体の安定を保つ、と考えるのがよさそうです。

重さのあるものを上方向に稼働できればいいので、ボディなどをウエイト代わりに使っている例もありますよね。これなら車体重量を増加させずにマスダンパー効果を期待することができます。でも、ボディーがカパっと開くのは見た目的にイマイチなので、もう少し考えてみたいと思います(…と、妄想レベル重度の「まずダンパー」に続くわけです)。

 

ミニ四駆カテゴリのタグ解説

子供たちがミニ四駆を始めたので父も一緒に始めました。前世紀はトルクチューン+プラローラーぐらいでどれくらい速くなるかな?とかやっていましたが、今もニッチに楽しんでいます。
タグでちょっとわかりにくいものがありますので説明付きでリンク貼っておきます。
  • 子供ミニ四駆 小学3年生と年長さん(2016.01現在)のSiSO-Jr.1とSiSO-Jr.2のミニ四駆活動記録です。特に幼稚園児のSiSO-Jr.2がどれくらいできるのかというあたりは他の親御さんの参考になるかも。
  • 調律ミニ四駆 手軽に入手可能な道具と簡単な工作レベルで作った素組みミニ四駆(ノーマルモーター、追加パーツ無し、ほぼ改造無し)はどれくらい速くなるかな?と大げさに研究中。
  • 妄想ミニ四駆 ミニ四駆について考察をするふりをしながら妄想にふけっています。でも、もっともらしい説明がされている有用かもしれないっぽい情報もあるかもしれません。
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