22A43

ラプンツェルの限界に挑戦〈実験方法〉▸ はじめに髪の毛の編み方によってその強度は変化するのか、
また、一番強い編み方はどんなものか研究しようと考えた。

▸ 事前調査で分かったこと
金属の場合、ねじり合わせるとその強度は加工前と比べて弱くなる。

▸ 仮説
髪の毛の本数とその強度は比例する。また事前調査
より、ストレート(髪の毛を編まない)が一番強度が
高い。

▸ 実験Ⅰ

本数による強度〈実験方法〉↓かばんの持ち手に髪の毛を通す①髪を輪にして引掛ける②両端をまとめて止め結び➝本結び※おもりの重さを250g➝50g➝20gと調節しながらかばんに入れる/かばんの重さは630g

〈結果〉
(kg)

編み方による強度(60本,n=3,4)

11.4
11.2
11
10.8
10.6
10.4
10.2
10
9.8
9.6
9.4

また、編むと切れる前の伸びが小さくなった。

▸ 考察↑軸に引っ掛け(上部)、結んでゴムで止める(下部)※おもりの重さを250g➝100g➝50gと調節しながらかばんに入れる。かばんの重さは630g。
※途中でゴムが切れることはなかった。

・仮説通り、髪の毛の本数とその強度は比例する。
・実験で用いた4つの編み方では、仮説に反して、四つ編みの強度が一番高かった。
・三つ編み、四つ編みは束の表面が平らになった
ことにより、接触面積が大きく、圧力が小さくなったため、強度が増した。
・編まないよりも二つ編みの方が強度が小さくなったのは、編んだことにより伸縮性が小さくなったからだと考えられる。

▸ 今後の展望・ウイッグの髪の毛だけでなく、本物の人間の髪の毛でも同様の結果が得られるのか実験したい。
・直径や密度を調べることで、引っ張り強度を実際に算出したい。

〈結果〉

(仮定)
ラプンツェルの毛量：140000本
ラプンツェルの母親：女性、身長180㎝、
標準とやせの平均値
15

30

45

60 (本)

また、本数に関係なく切れる前の伸びが大きかった。

▸ 実験Ⅱ

二つ編み

二つ編み : 363.6人
四つ編み : 405.4人▸参考文献

編み方による強度

https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q13230820303
https://www.tokyorope.co.jp/product/wirerope/outline.html

ね一
じ本
っず
てつ
あ
る

編まない

編まない：374.3人
三つ編み : 379.3人

三つ編み

四つ編み

ラプンツェル パスカル - Bing
ラプンツェル 髪の毛 - Bing images
ラプンツェル 蔓 イラスト - Bing

世界共通語の創造～皆が伝えあえる世界へ～

22B01

研究動機・研究目的

実際の制作

昨今、私たちを振り回す世界情勢。しかし、私たちは世界についてどのくらい知っているのか？現地の言葉がわからず、ただ翻訳され、フィルターを通り抜けた情報しか知りえていないのでないか？だが、使う言語が同じであれ
ば、現地の生の情報をそのまま得て、理解することができる。
世界には「エスペラント語」という世界共通語が存在する。しかし、今日、エスペラント語を使用言語とする民族は存在しない。
そこで私たちは、皆が学びやすく、使用することのできる「世界共通語」があれば、相互理解が深まり、また、各国間の外交的対話も滞りなく進むようになるのではないかと考え、制作することにした。

1.単語：１２文字を使用してその中から５文字を選ぶように文字を並べた順列
はおよそ２５万(広辞苑に掲載の語数とほぼ同じ)→５文字の単語を採用。
制作方法：「私(A)」「あなた(E)」など主語として著しく多く使用される単語は一文字で表す。
コンセプトとして「学習しやすい言語」を挙げたため、接尾語、接頭語を多用し、様々な単語を結び付けて学習できるようにした。
(制作した単語の例)
形容詞は「D」で始める
動詞「S」で始める
SHIOD(スホイオデ)：話す,語る DHTES(デホテエス)：早い
SHAIT(スホアイテ)：聞く,聴く DTHES(デテホエス)：遅い
DHTPS(デホテピス)：大きい(大きな)SPGOS(スピガオス)：歩く
DTHPS(デテホピス)：小さい(小さな)SPGOF(スピガオフ)：走る
DGFTS(デガフテス)：多い
SPGFE(スピガフエ)：立つ

仮説・研究計画・研究目標
現在世界で使用されている言語の共通の特徴や要素を調べ、多くの人に学びやすく使いやすい言語を製作するために抽出する。
最終的には実際の世界共通語を制作する。

名詞
GOHOD(ガオホオデ)：朝PAHOD(ピアホオデ)：昼
TOHOD(テオホオデ)：夜

調査方法
論文、インターネット上の情報などから、「語順」「文法」「文字」「発音」「単語」それぞれの共通性を見つけ出す。

言語の要素に関する調査結果

2.文章の例
DGFTS
HSPTU
ST A
IFDSU
(多いコメが私の国にある)
デガフテス ホスピテウ ステ ア イフデスウ

1.語順:（世界の言語の特徴）(図)からわかるように（SOV)の語順を使用する割合が最も高い。
しかし(表)のように(SVO)の語順を使用する言語に英・仏語という主要言語が含まれており、(SVO)の語順が最も使用人口が多い（世界人口のおよそ半分）ため、SVOの語順を採用した。

VSO,
16

ST
ステ

SVO,
32

図

言語の語順の割合(%)

主な言語

SOV

日本、韓国、トルコ

SVO

英、仏、西

VSO

ヘブライ

VOS

タガログ

・エスペラント語の問題点「欧米系言語を使用する人に有利で、ほかの言語圏の人には学びにくい」→接頭語・接尾語の多用、文法事項の取捨選択等により大幅に改善された
・最も世界共通語を必要としているのは、言葉が通じにくく世界に意見が反映されにくい少数民族→私たちが作った言語は簡単で学習しやすいため、少数民族にとって有利
しかし、今回作成した言語を世界中に広め、使用言語として普及させることは、各言語が発展した現代においては原理的不可能がある。ただ、外交面で意思疎通を行うための言語(記号)として働くことは可能である。

言語の語順

表

今後の課題
手話(言語によって大きく異なる)についても探究し、制作を検討する。
今までの人工言語との差異を作り出し、人工言語の可能性を広げる。

A D E F G H I O P S T U
エ フ

ガ

ホ イ

オ

ピ

ス

ST A
IFDSU
(少ないコメが私の国にある)
ステ ア イフデスウ

・文法の簡略化、文字数、発音の固定、単語のパターン化→私たちが制作した言語は簡単で、覚えやすいものである

3.文字と発音：文字数は少ないほうが覚える内容が少なく、使用しやすいと考えた。調査したところ、「ハワイ語」は１２字で構成されていることがわかったため、これと同じ１２字で製作した。
また、文字は英、仏、独、西語で使用される文字に近い「アルファベット」を使用することにした。 文字の発音方法は一字につき一通りとした。抽出した文字と発音は以下の通り。

デ（あなたはどうか）

考察・結論

語順

2.文法：簡略であるほうがわかりやすいと考えた。そのため、「助詞、前置詞、冠詞、形容動詞」などの文法事項を廃止した。

ア

E
エ

DFGTS
HSPTU
デフガテス ホスピテウ

VOS, 4
SOV,
48

TATSU(テアテスウ)：学校
GHISU(ガホイスウ)：家IFDSU(イフデスウ) : 国
HSPTU(ホスピテウ) :コメ

テ

抽出理由：アルファベットの中でも比較的使用頻度が高い→ 発音が容易音の混同（CとS、LとR、BとV など）が少ない

ウ

参考文献‣【言語一般】膠着語・孤立語・屈折語・抱合語の特徴まとめ【日本語教育能力
検定試験対策】 | 日本語教師キャリア マガジン（旧称：日本語情報バンク）(japanese-bank.com).https://japanese.bank.com/licence/kouchakugo_dokuritsugo_kussetsugo_hougougo/ .2022年
6月22日‣水野義明(1971)「『国際共通語』の基本問題」,明治大学教養論集刊行会‣水野義明(1980)「エスペラントの[国際性]について」, 明治大学教養論集刊行会‣大信田 丈志 (1999) 「エスペラント語とはどんな言語か」Introduction to
Linguistic Aspects of Esperanto (tottori-u.ac.jp)2022年6月29日‣多言語話者の効率的外国語学習法.世界の言語にはどんな語順があるのか
https://gontama29.hatenablog.com/entry/2014/06/19/185920 . 2022年9月28日‣( 図 、 表 )hellong ～ 英 語 史 ブ ロ グ 世 界 の 言 語 の 基 本 語 順 (2009)http://user.keio.ac.jp/~rhotta/hellog/2009-09-11-1.html .2022年9月28日‣ホセのリングラ
世 界 の 文 字 の 種 類 に つ い て (2019) https://joselesson.com/jplin/2019/09/21/writing-systems/. .2022年9月28日

22B47

みかんでプラスチックは作れるのか！？

研究背景

結果

先輩の発表でリモネン（柑橘類の皮に含まれる成分）
がプラスチックを溶かすことを知り、興味を持った。

①生成物は三層に分かれ、
上部 ⇒ 反応できずに余った液体、
中部 ⇒ 白く脆い固体
下部 ⇒ 透明で硬い固体が確認できた

目標
天然物であるリモネンから、バイオマスプラスチック
を作る。
基礎知識

写真２

②生成物は三層に分かれ、
上部 ⇒ 反応できずに余った液体
中部 ⇒ 白く脆い固体
下部 ⇒ 黄色の固体が確認できた③黒色でどろどろとした物体が出来上がった固体は確認できなかった

リモネン

スチレン

無水マレイン酸仮説
リモネンの二重構造などの構造がプラスチックの構造と類似するため、重合開始剤(Azobis)を加えると結合してプラスチックになる。

先行実験
プラスチックの原料であるスチレン（液）を固める。
スチレン
Azobis

4.00ｇ
0.04ｇ

写真３

写真４

写真５

考察

攪拌

①の下部に目標としていた透明で硬い固体が得られた

24時間60℃で保管①と②の結果から、溶媒のアセトンの有無により黄色の固体を透明にさせ、硬くさせたと考えられた。

常温で6日間放置実験の結果から、写真2の固体はリモネンと無水マレイン酸が図1のように結合したと考える。

観察

先行実験 結果
写真1のようなスチレン単体で透明の硬い固体ができた。
写真1

本実験
先行実験で得た写真のような固体をリモネンから作る

図1【予想される共重合体の構造式】

展望無水マレイン酸が環境に負荷を与える可能性がある
ので、環境への負荷を減らすため、無水マレイン酸の代わりとなる物質を見つけたい。
実験で得ることができた固体を溶かして型などで成形したい。
また、リモネンがバイオマスプラスチックとなる可能性を見出すことができたため、探求していきたい。

22B50
実験3

研究のきっかけ新型コロナウイルスが猛威を振るう現代において、個人の健康管理は必要不可欠である。そこで、「海藻が健康にいい」と聞いたことがあったので、海藻がどのように私たちの健康に影響を与えるかを調べようと思った。

食中毒菌に対する抗菌作用のみを調べるために、培地を変えて行った。
そもそも海藻だけでも菌が繁殖するのか調べるため、海藻だけを置いたものも行った。

予備知識〇黄色ブドウ球菌の繫殖がわかる培地を使用(卵黄加ﾏﾝﾆｯﾄ食塩培地)
１土の上澄み液のみ、２メカブのみ、３モズクのみ

フコイダン※卵黄加ﾏﾝﾆｯﾄ食塩培地

海藻が自らの身を傷口や乾燥から守るために保持しているヌメリ成分。免疫力を高める効果がある。
褐藻類にのみ含まれる。

…黄色ブドウ球菌の有無を確かめるための寒天培地。
黄色ブドウ球菌がある場合には培地が黄色に変色し、〈結果〉 ない場合には赤色に変色する。

フコイダンの健康効果
・抗ガン作用・免疫細胞の活性化
・抗ウイルス効果(ヘルペス、HIVなど)
・抗菌作用(食中毒菌の増殖抑制)
・抗アレルギー効果
・美肌作用(海藻の種類)目的

1. 土のみ2. モズクのみ

3. メカブのみ

土の上澄み液

モズク

メカブ

黄色のまま

赤色に変色

赤色に変色

〈考察〉

・海藻に含まれるフコイダンの抗菌作用を調べる方法を探す。
・フコイダンの抗菌作用を強くする方法を調べる。

実験方法…★
ぺたんチェック……標準寒天培地PK0001 培地面積約25㎠に以下のように調べたい海藻と土の上澄み液(菌要因)を置く①調べたい海藻を水に浸ししばらくたった液体②少量の土に多量の水を加えてしばらく置いたものの上澄み液

土の上澄み液には黄色ブドウ球菌がある。メカブ、モズクには黄色ブドウ球菌はない。
→実験1,2で海藻を置いた培地に発生していた菌は黄色ブドウ球菌
ではなかった。

実験4
実験３で海藻には黄色ブドウ球菌はいないことが分かったので、海藻の抗菌作用を調べるため、海藻と菌を一緒に置いた。
〇卵黄加マンニット食塩培地を使用
１土の上澄み液のみ、２メカブ、３モズク、４コンブ
それぞれ実験方法★のように中央に土の上澄み液を置いた。

①の海藻を特にフコイダンが多く含まれると言われる、メカブ(学名:Undaria pinnatifida)、モズク(学名:Nemacystus decipiens)〈仮説〉
コンブ(学名:Laminariaceae)に絞り人の体温に近い36℃で培養し海藻を置いた培地には、菌が繁殖しないのではないか。
経過を観察した。

〈結果〉

実験１〇上記の実験方法を用いて行った。
1. 土
2. メカブ
3.モズク

1.土のみ

2.メカブ

3.モズク

4.コンブ

4. コンブ実験２〇上記の実験方法で、土ではなく納豆菌として納豆のねばねばの部分を用いて行った。
1. 納豆のみ
2. メカブ3. モズク
4. コンブ

土の上澄み液のみを置いた培地は黄色のままだった。
→黄色ブドウ球菌が発生している。
海藻を置いた培地はピンク色に変色した。
→黄色ブドウ球菌は発生していない。

〈考察〉
海藻には黄色ブドウ球菌の抗菌作用がある。
海藻を置いた培地の菌の増え方には実験1,2と似たようなものがあった。
メカブ→薄く中央に広がる。モズク→全体に広がる。
コンブ→比較的菌が少ない。

〈仮説〉

全体の考察

海藻のヌメリ成分に含まれるフコイダンに抗菌作用があることから、何も置いていない培地には菌が発生し、海藻を置いた培地には菌が発生しないのではないか。

・実験４では菌の繁殖は見られなかったが、同じ条件にもかかわらず、
実験１，２では菌の繁殖が見られた。理由として、実験１，２は黄色ブドウ球菌以外の菌が繫殖していたと考えられる。よって、海藻には食中毒菌に対する抗菌作用はあることが分かる。

〈結果〉
実験１の菌の増殖量 → モズク＞メカブ＞コンブ＞なし
実験２の菌の増殖量 → モズク＞メカブ＞コンブ>なし
どちらの実験も、全く同じではないが海藻によって菌の増え方に似たようなものがあった。

〈考察〉・何も置いていない培地より海藻を置いた培地に菌がより多く増えた→培地が食中毒菌以外にも反応している可能性がある。
→海藻が菌の発生を促している可能性がある。
・海藻ごとに菌の増え方が似ていた。
→海藻によって抗菌の強さや抗菌効果が違うのでないか。

今後の展望
・フコイダンによる抗菌効果をさらに強くする方法を調べる。海藻の調理方法や他の食品との相乗効果など。
・メカブやモズク、コンブに抗菌作用があることが分かったので、その性質を利用したものを作り、抗菌作用を調べる。抗菌シートなどへの活用を考えている。

参考文献
https://vitalmore.co.jp/fucoidan_explanation.html
https://onl.tw/anGm54c

22C06

市バスを助け隊！！！
◆ 研究結果Ⅱ◆ 研究動機・目的
普段利用するバスの車内掲示板で、名古屋市の市バ
スのほとんどが赤字路線であると知り、その原因を見つけて解決方法を導こうと考えた。

上位 10 路線
地下鉄の端の駅(太字)と繋がっている。地図より走行距離が割と短く、市の東側に集中している。東側に行くほど標高が高く、坂が多いことが関係していると考えた。人口密度が高い地域を通ることが多い。

◆ 市バス概要
・全路線数:164
・一日平均利用者数:28 万人
・敬老パス:名古屋市に住む 65 歳以上に交付
系統

地下鉄・施設特徴

幹藤丘１１藤が丘駅、市外
平針１１
中村１３

最大 5000 円で一年間 730 回使用可能。
令和元年度収益（左）、２年度（右）◆ 仮説
赤字路線が多い原因は、

1．地下鉄
2．燃料費の高騰
3．車の所有数

平針試験場、緑区役所(徳重支所)
中村公園駅、名古屋駅
中村区役所

標高が高く坂が多い
人口密度が高い

上社１１ 上社駅

近年人口が増加している。標高が高い台地

幹星丘２ 星ヶ丘駅、植田駅
平針駅、徳重駅
徳重１１
平針試験場、緑区役所(徳重支所)
原駅、徳重駅
原１１
緑区役所(徳重支所)
幹星丘１ 星ヶ丘駅

人口密度が高い
標高が高く坂が多い
人口密度が高い
坂が多い

黒川１１ 黒川駅、市外
市の北部の人が名城線に乗るための手段
金山駅、八事駅、八事日赤駅、
金山１２
多数の学校、医療、他の交通インフラに接続
桜山駅、市大病院、八事日赤病院

以上三つが関係していると考えた。

◆ 研究結果Ⅰ

下位 10 路線

すべての路線で地下鉄に連絡しており、比較はできなかった。
地下鉄の利用者数が多い駅ほど連絡するバスの路線本
数が他に比べ多い。

巡回系の路線が多いため、走行距離が長い。地図より路線が広く分散していることがわかる。そのため、多数の駅・施設を通るが運行本数が少ないので需要があまりない。

1.地下鉄

2．燃料費の高騰
図 1 より、相関関係が見られなかった。2020 年はコロナが関係していると考えられる。

3．車の所有数
図 2 より、相関関係が見られなかった。

0.100000

50

0

2021年度

2020年度

2019年度

2018年度

2017年度

2016年度

2015年度

2014年度

図1

原油輸入価格2013年度年

名古屋市の車の所有数の変化割合
変化割合
黒字割合

図2

以上の仮説からは市バスの赤字路線増加の原因を知ることがあまり出来なかった。よって、次に上位 10 路線と下位 10 路線の特徴に注目した。

金山駅、熱田神宮西駅、熱田神宮伝馬
町駅、名古屋国際会議場
茶屋ヶ坂駅、砂田橋駅、ナゴヤドーム
前矢田駅、今池駅、高岳駅、大曽根

上飯田駅、新守山駅
春田駅

瑞穂巡回

多数の駅を通る

港区役所

春田１１
南陽巡回

熱田神宮に行きやすい

駅、東区役所
港区役所駅、築地口駅

守山巡回-0.050000

2012年度

黒字割合

0.000000

2011年度

-0.05

中川巡回

0.050000

2010年度

0

東巡回

車所有数と赤字の関係

黒字割合

0.05

黒字割合

100

中巡回
栄駅、大須観音駅、上前津駅、金山駅 施設多数だが歩く人が多い？
志段味巡回 高蔵寺駅
走行距離が長い中村巡回 名古屋駅、本陣駅、岩塚駅
名古屋駅と接続
熱田巡回

0.1

）

150

原油輸入価格（米ドル

高齢者の多い本地住宅と接続。人口密度が高い

平針駅、徳重駅

高齢者割合が高く、人口が少ない

春田駅
港区役所(南陽巡回)
新瑞橋駅、瑞穂運動場東駅、総合リハ
ビリセンター駅、堀田駅、桜山駅、瑞 多数の駅、病院を通る
穂区役所駅、瑞穂運動場西駅

走行距離が長い

瑞穂区役所、市大病院◆ 今後の展望以上から、市バスの営業成績には地下鉄との接続・走行距離の長さ・通る地域の人口密度などが関係している。赤字が多い路線には地域性の高い巡回系が多いため、なくすのではなく距離を短く区切ったり地下鉄の駅を経由した
りするといいと思う。他の関連性をもっと調べたい。

◆ 参考文献名古屋市交通局 (city.nagoya.jp)
名古屋市公式ウェブサイト:トップページ - City of Nagoya

22C52＜実験2＞味の調整＜実験2＞味の調整＜目的＞
私たちはテスト前などによくエナジード (図1)
リンク（以下エナドリ）を飲む。(図１)
しかし、エナドリには多くの保存料や砂糖が含まれていることから「健康に悪い」というイメージがある。そこで保存料を使わず、砂糖の量を減らしたエナド
リの自作を目的とした。

実験1から採用したカフェイン40mg、アルギニン130mgを含む
100mlの水に砂糖・クエン酸を混ぜたものを4人で試飲し、酸味・苦味・甘味についてそれぞれ5段階で評価した。(図5)＊市販のエナドリには12gの砂糖が含まれている。

いいえ
はい 36.1％
63.9％

＜結果＞
<結果>

＜仮説＞
＜仮説＞
血圧の上昇作用が認められておりエナドリに含まれるカフェイン、
アルギニンの量の増加に 比例して人の最高血圧値、最低血圧値、心拍数は増加していくという仮説を立てた。

(図5)
5
4
3
2
1

(図5)
5
4
3
2
1
酸味

苦味

甘味

酸味

グラフより、砂糖5gクエン酸0.3gで苦みによる不快感を減らすことに成功したが飲みやすさにおいては少し欠けていたので、さらに工夫を重ね、富永詩朗さんの研究では、人間は覚醒時、つまり起床時に血圧が23上昇するという研究結果があったので、私たちの班では、血圧が23上昇するというのを効果があるということの一つの目安とすることにした。

＜先行研究＞＜先行研究＞①砂糖＋クエン酸＋レモン香料 『レモン味』②クラフトコーラ(砂糖,スパイスを含む)『コーラ味』の2種類を候補として採用した。

(図2)＜アンケート調査＞＜アンケート調査＞

市販のエナドリによる
血圧と脈拍の上昇を調べ、本実験の参考にす 20
る。
＊先行研究では、100ml
あたりアルギニンが127㎎、カフェインが41㎎含まれているモンス
ターを使用した。

校内40人の生徒に『レモン味』『コーラ味』のエナドリの試飲、アンケートの回答に協力してもらった。(図6.7)そのうち1，2学年男女2人ずつの血圧を測り、効果の確認をした。(図8)
(図6)
(図7)

Max

Min

いいえ
2.8％

はい
30.6％

脈拍

いいえ
69.4％

＜実験１＞カフェインとアルギニンの量の決定＜実験1＞カフェインとアルギニンの量の決定
カフェインとアルギニンを100mlの水に入れ、4人の試飲前から15分後、15分後から1時間後、試飲前から1時間後の最高血圧、最低血圧、脈拍の増減の平均をとり、調べる。
＊図3中のMax,Minは最高血圧、最低血圧を表す。
また、グラフの右の数字は左側はアルギニン、右側がカフェイン、
単位はmg

はい
97.2％

アンケート結果より、砂糖・クエン酸・香料のみでも美味しい
エナドリを作れることがわかった。
(図8)グラフより、最高血圧・脈拍をあげることはできたが、目標の23上昇には到達しなかった。
原因として、計測時間が飲用の1時間後であったことや、個人差などが考え
られる。

20

(図3)

130mg×40mg
20150mg×40mg
150mg×50mg
Max

Min

130mg×40mg

(図4)

脈拍
20

150mg×50mg

＜考察＞
＜考察＞

甘味

＜考察＞

＜定義＞
＜定義＞

Max

苦味

15分後

60分後

図3より、アルギニンが130㎎、カフェインが40㎎の時、または、アルギニンが150㎎、カフェインが50㎎のときに血圧、脈拍の上昇値が高くなった。この2通りを比較すると、図4より130mg×40mgの方が上昇値が高い。
私たちの研究の中では、なるべく健康に良いものを作るというテーマだったので、よりカフェインとアルギニンの量が少ない前者を採用することとした。

Min

脈拍

＜結論＞
＜結論＞
私たちが作る体に良いエナドリは水100ml当たりカフェイン(40mg)ア
ルギニン(130mg)砂糖(5g)クエン酸(0.3g)レモン香料(4滴)の配合となった。
カフェインとアルギニンの配合量と、血圧と脈拍の上昇に比例関係があるとは言えない。また、カフェインやアルギニンの苦味は砂糖・ク
エン酸・香料で消すことができた。結果として、カフェインとアルギ
ニンの量は市販と変わらないが、余分な甘味料や保存料を用いず砂糖の量の削減に成功した。今回、効果の実証のために血圧測定をした人
数が少なく正確な効果を裏付けることができなかったため、より多くのデータを取ることが必要だと思った。

＜参考文献＞
https://www.jhf.or.jp/topics/2014/003745/
https://playandlive.net/recipe-craft-cola/
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jhej1951/32/3/32_3...

22D45

羽の形状とペットボトルロケットの飛行距離
研究の動機

仮説

私たちは去年の先輩方が行ったペットボトルロケットの実験
羽の外側が直線に広がっている形（三角形）が空気抵抗によるに興味を持ち、去年検討されていなかった羽の形状の違いが影響が軽減されるため、より遠くまで飛ぶと考えた。
飛行距離に大きく影響を与えるのではないかという仮説を立〈実験結果〉てた。そこで、実際にいくつかの異なる形状の羽を用いて発射実験を行うことでより飛行距離の長い羽の形状を見つけて羽の形
1回目 ２回目 ３回目 ４回目 ５回目
いきたいと思う。

基礎知識
ペットボトルロケットとは、炭酸飲料などの入っていたペッ
トボトルにノーズコーンや羽を装着し、圧縮した空気をいれて、一気に弁を解放させることにより、噴出する空気の反作用によって飛行するロケットの模型である。
（実験に用いたペットボトルロケットについて）
牛乳パックを用いて羽の面積を約75㎠にそろえ（羽の重さをそろえるため）３つ取り付けたもの

実験〈実験内容〉
5種類の同じ面積の羽を3つとりつけ、羽の形状による飛行距
離の違いを計測する。
実験に用いた羽の形状は以下の通り
羽の形

１.円(四分の一)●２．正方形●●１.円(四分の一)

28.6

28.0

22.1

26.2

26.5

●２.正方形

28.8

25.0

24.1

28.9

27.8

●３.台形

26.6

26.2

25.0

21.3

20.7

●４.逆三角形

26.1

22.7

24.5

25.6

26.4

●５.平行四辺形

31.1

31.9

28.2

30.3

26.9

〔平均値〕
●１.円(四分の一)
26.3●４.逆三角形
25.0●２.正方形
26.9●５.平行四辺形
29.7

３．台形●

飛距離と重さ飛距離と向かっていく長さ
飛距離と後ろの長さ

相関係数
-0.78
-0.45
-0.43

●３.台形
24.0

強い負の相関弱い負の相関弱い負の相関

47.0

50.2

56.2

15.7

8.8

10.7

10.0

8.8

10.0

羽の形

4．逆三角形●

5．平行四辺形●

質量(g)

54.0

50.8

〈考察〉

15.0

9.0

18.0

9.0

平均値だけでみると、平行四辺形の形状のものが最も飛び、逆三角形の形状が平行四辺形に比べ、飛行距離が短かったことから進む向きに広がる形状のものがよく飛ぶと考えられる。

質量(g)
向かっていく側の長さ(cm)
後ろの側の長〈実験方法〉さ(cm)
写真

向かっていく側の長さ(cm)
後ろの側の長さ(cm)
写真

１，面積を等しくした（約75㎠）羽を3つ用意し、ペットボト
ルに装着する。
２，屋外で5種類の形をそれぞれ計測する。条件は以下の通り①発射台を45度に傾け、ロケットを取り付ける②空気入れで50回分の空気を入れる③発射！！！！！
④発射台から着地した機体の先端部分までの距離を測定する〈結果〉
平行四辺形の形状のものが大小ともに飛行距離の平均値が高くなった。それに対し、台形、逆三角形の羽では平均値について、飛行距
離が5cmほど短い結果となった。
羽の質量が大きいほど、飛行距離が短くなった。わずかではあるが羽の質量と飛行距離で負の相関が出た。向かっていく側の長さと飛行距離についてわずかに負の相関がみられた。同様に、後ろ側の長さと飛行距離の間でわずかに負の相関がみられた。

5回の実験の中で飛行距離にばらつきが出てしまったのは、空気入れの回数だけでは空気の量や圧力が一定にできなかったためだと考えられる。

また、面積による羽の質量の統一が困難であったため、軽いほど飛行距離が伸びるという、質量による飛行距離の変化が見られた。

〈今後の展望〉
羽の質量、ペットボトル内の圧力の大きさ、羽を垂直に取り付けるのが困難であったことを踏まえ、実験の正確さという観点で不十分な点が出てしまったため、より精度の高い実験を可能な範囲で行うことを考えたい。
実験の回数をさらに増やすことができれば相関の強さもさらに大きくなることも期待できるため、よりたくさんの実験を行いたい。

参考文献

https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9A%E3%83%83%E3%83%88%E3%83%9C%E3%83%88%E3%83%AB%E3%83%AD%E3%82%B1%E3%83%83%E3%83%88

音楽と集中力と脳波の関係性
研究動機
明和に入ってから圧倒的に勉強の範囲が増えた一方で、部活に委員会に何かと忙しく、安定した勉強時間を取ることができない
ため、勉強の効率を上げたいと考えた。そこで、勉強中に聞きながら集中力を高められる音楽のジャンルを調べようと思い、さま
ざまな種類の音楽を使って音楽と集中力と脳波の関係性を調べることにした。
実験１
事前の調査の結果、集中力は脳波と深い関係を持っていることが分かった。その脳波に干渉するもののなかでも、私たちが手を出しやすい音楽と脳波の関係について調べた。
そして、以下の実験を行った。
5人の班員と9人の協力者で、それぞれ7種類の音楽に加えて無音の状態で簡単な計算問題を実施した。ただし計算問題の数字が異なることから、作業時間の違いは誤差を考慮し、違いが顕著に表れたものを調べた。
～使用した音楽～①U.S.A. / DA PUMP (BPMが高いJ-POP)②ひまわりの約束 / 秦基博 (BPMが低いJ-POP)③DICE / NMIXX (K-POP)④happily / one direction (洋楽)
⑤剣の舞 / (BPMが高いクラシック)⑥カノン / (BPMが低いクラシック)
⑦自然音

22D50

実験２
今回は実験１で考察した、集中力を向上させるであろう３つの要素の中で、対照実験が容易であるBPMについて集中力との関係を調べることにした。
実験手順①使用した曲のBPMを調べ、数字に表す。
②実験１で結果が特に顕著に表れた班員3名を抽出し、脳活動計測
デバイス「Muse2」を利用して脳波の状態を記録しながら、同様の計算問題を実施する。
～各曲のBPM～USA 140
ひまわりの約束 79
自然音 56
DICE 131
happily 117
剣の舞 184
カノン 60

実験2 結果・考察
曲なし

自然音

剣の舞

カノン

仮説
明和高校の206HRの生徒が勉強中に聴く音楽を調査した。J-pop、
K-pop、洋楽など様々な回答があった。それらに加え、一般的に集中力が高められるという自然音を組み合わせ、実験を行うこと
にした。

ひまわり

U.S.A.

仮説段階では一般的に集中力を高めるといわれている自然音が最も効果があると予想した。また、聴いていて頭に歌詞が入ってきにくい音楽、つまり歌詞がない音楽や他言語の音楽は勉強に支障をきたしにくいと推測した。そして、BPMが高い音楽は勉強中に眠たくなりにくくするのに効果的だと考えた。

～落ち着いた時間の割合～
曲なし 65％
カノン 75％
自然音 80％
ひまわりの約束 73％
剣の舞 48％
USA 52％

実験１ 結果・考察

脳波測定の結果から、BPMが低く落ち着いた自然音では脳波の変動が小さく、逆にBPMの高い剣の舞では脳波の波形の変動が大きいことから実際に音楽のBPMは集中力に関係があると考えた。

音楽は比較的BPMの高い曲、比較的BPMの低い曲、アンケートの結果から、４種類のジャンルの音楽を用いた。

正当数の増減計算時間の違い

今後の展望
今回実験に使用した曲の範囲内では、BPM(テンポ)が遅ければ遅いほど集中力は保たれるということがわかった。今回、実験をした中で最も遅いBPM56よりも遅いBPMの曲については実験できていないので、今後実験していきたい。
また、今回は実験の協力者を満足に集められなかったので、被験者の数を増やし、より説得力のあるデータを得たいと思う。

無音状態を基準（０）とする

音楽の有無、ジャンル別で正答数や作業時間の違いが顕著に表れたことから、音楽の何らかの要素によって集中力の変化が見られることが分かる。
結果から集中力の上昇に繋がる要素は・BPMが低いこと
・歌詞が無いこと・歌詞がある時、それが日本語（私たちにとっての母国語）でな
いことであると考えた。

引用文献・参考文献
音楽と集中力の関係性(先行事例研究)
https://syuchusoken.com/knowledge/term/eeg_category/#outline__2_2_1
短期記憶力テスト
https://www.arealme.com/brain-memory-game/ja/

使用した器具
Muse2(脳活動計測デバイス)