2019年7月12日金曜日

日常の自然科学:歩行の振り子モデル&アポロ11号月着陸捏造説

比較的簡潔で平易な解説については、

7月20日の記事

をご覧ください。

歩行は、人の最も基礎的な移動手段である。車も馬も利用できない原始の時代から、エネルギー消費をできるだけ避けて、長距離を効率的に移動する方法として人に備わっている。その目的の為に、歩行の各ステップは非常によく出来ている。素人ではあるが、思いついたことがあるので、今回は歩行の基本的性質について、非常に粗いレベルであるが考察してみる。

結論として:
①歩数は、振り子の原理に支配され、重力の平方根に逆比例し、足の長さの平方根に比例する。

このモデルでは、足が膝で折れ曲がるように出来ているのは、時間当たりの歩数を稼ぐためである。また、急ぐ時の歩行で、大きくなるのは歩幅であり、単位時間あたりの歩数ではない。(補足1)http://www.training.co.jp/nf/mWWJJ.html

つまり、この足を前方に動かすこの部分では、人は力を使わず単に重力による振り子運動で行われるということである。(補足2)その結果、歩数は脚の長さと重力によりほとんど決まる。この歩行の振り子運動で足が運ばれるということ、およびその数値的解析などから、NASAが公開しているアポロ11号船員の月表面での歩行は、地表での歩行の映像操作したものであるとの疑惑に至る。

②月の表面での単位時間あたりの歩数は地球上でのおよそ40%に減少する筈。

この歩行モデルでは、月面では2歩(振り子運動としての一周期)歩くのに約2.5秒かかる。しかし、慎重に歩いている筈の月面歩行なのに、2歩2秒以下で歩いている。<U>また、何十年間も地表での歩行に慣れた人間は、容易には月面歩行できないだろう。この困難に対する、明確で実感のこもったコメントが飛行士からなかったのなら、地球上での撮影の証拠だろう。(補足3)

最初から、非常に慣れた感じでフィルムに収まっているのは、非常に不自然である。 https://www.youtube.com/watch?v=S9HdPi9Ikhk (尚、動画の48分以降の数分間の画像を倍速再生すると、地表での歩行やスキップによく似ている)

おそらく地表での歩行の映画を、半分速のスローモーションをNASAは公開しているのだろう。その疑惑は以前どこかのサイトで見た記憶がある。尚、アポロ11号の月面着陸ねつ造であるとの指摘は、既にこのサイトで行なっている。以前の記事は:=>https://rcbyspinmanipulation.blogspot.com/2016/12/11.html

1)歩行のプロセス



下図は歩行のプロセスを考える際のものである。足の骨を線で、関節は円であらわしている。
 (図中の関節の動きは無視してください)

上図右は人の首から下の骨格を表している。左は歩行プロセスの半周期分について、片脚の形の変化を示している。

A) 歩行の駆動力は体が前かがみになることで、後方にある太ももを前方向に振り子運動させる。この動きが左の図の①と②の部分である。この間に、太もも部分は支点Aの周りに振り子運動を行う。この振り子運動に膝以下は取り残される。この部分で約1/4周期分である。

B) ②と③の間は膝部分以下の振り子運動である。この時、もう片方の後方に残された脚は、地面を蹴る。その蹴りでの加速と太腿の振り子運動で加速された太腿の運動のエネルギーは、足の下面が地面につくと同時に全身を上に持ち上げる為に用いられる。そして、もう片方の脚の振り子運動の開始点に至る。歩行のためのエネルギーはほとんどこの体の持ち上げ(後方の脚の蹴り)に消費されるだろう。

C)その後の半周期には、反対側の脚がA)とB)の運動を繰り返す。

ここで、人の歩行の周期を決定するのが、上記振り子運動であるとすれば、A)での太ももの動きやB)での膝以下の動きは、他の体の部分に影響を与えずに地球の引力とその部分のみの力学的関係で解析可能である。つまり上半身の水平方向の等速並進運動は、地表と接触する反対側の足による蹴りで維持される。この蹴り運動によるエネルギー消費は、上体の上方向への持ち上げに用いられ、A)での太腿の振り子運動が可能となる。

この二つの振り子的運動は、位相がおよそ90度ずれている。また、A)の振り子運動の周期とB)の振り子運動の周期はほぼ同じになっているだろう。つまり、支点Aから重心Cの距離と、支点Bと重心Dの距離はほぼ等しく設計されているようだ。これは絶対的要請ではないが、少なくとも、片方の脚のA)の太腿の振り子運動の部分を時間の関数として抜き出せば、それは全歩行を通じて同じサインカーブに乗らなければ、歩行のエネルギー効率は下がるだろう。

全体の歩幅を大きくするには脚の長さを長くしなければならない。一方、歩行の周期を短くするには振り子運動における長さを短くしなければならない。その要請を実現するために、脚を二分割してその質量の大部分を太腿に集結し、その部分の振り子運動を主要な脚の運動にするように、脚は設計されているのだろう。

B)の振り子運動で足が地面に着く時、足による突っ張りともう一方の脚による地面の蹴り、太腿の前方に加速された運動のエネルギーにより体全体が持ち上げられる。この全身の上部への持ち上げによる位置のエネルギーが、もう一方の脚による一連の運動の出発点に体をセットする。後の半周期C)は、もう一方の脚が同様の動きをするが、先に考えた側の足は、上体の前方への動きによって振り子運動の右側(後方)に送られる。尚、後ろの脚による蹴りは、急ぐときほど大きいようだ。

この振り子運動の周期は、T=2π・SQRT(L/g) で与えられる。SQRTは平方根の意味であり、LはAからCまでの距離(振り子の長さ)、gは重力加速度であり、地球上では9.8 m/s2、月表面では1.62m/s2である。この式にL=0.25m; g=9.8を入れると、周期は約1秒、g=1.62を入れると、2.47秒となる。この1周期で、左右一歩ずつの計2歩となる。

2)月面歩行のインチキ:



以上の纏めると、脚の長さが1m近くあっても、上記振り子運動を周期約一秒で行うように設計されている。脚を二分割し振り子運動のLを半分にするのである。式を再録しておく。

 T=2π・SQRT(L/g)   (1)

この式を眺めると、歩行のスピード(時間当たりの歩数)は重力に大きく依存することが分かる。我々は地表の重力での歩行になれているから、おそらく月面に立ったのなら、最初の歩行時には、転んでしまう程の大きな違和感を感じる筈である。(補足3)

もし、宇宙船の船長が最初の偉大な一歩を月面で踏む時、その異常な感覚について何も言わなかったのなら、その一歩は捏造の一歩である。そして、その最初の不自然な一歩が、中継された画面で全ての人に分かるはずである。そのような場面がなかったのなら、そして、月面にくっきりとした靴跡を残すようなしっかりとした一歩なら、その着陸の場面はやはり捏造疑惑を払拭できないだろう。

無重力の状態での歩行は不可能なのは実験するまでもない。月表面の1/6の重力下でのゆっくりとした歩行も、慣れるまでに数日かかるほど難しいだろう。そして、その予測が出来ても、人間の感覚を予測し、それを地上で再現することは非常に難しいだろう。上記youtube画面で見る限り、そのような困難は見られないし、飛行士によるコメントもない。これは捏造を強く示唆している。

上記解析は、我々が日常の歩行における、ある事実を示している。それは、ゆっくり歩く場合と急ぎ足で歩く場合で異なるのは、歩幅であり歩数ではないということである。http://www.training.co.jp/nf/mWWJJ.html

このサイトによると、ゆっくり歩く場合の歩幅は身長の約0.37倍、普通歩きの場合は約0.45倍、早歩きの場合は約0.5倍である。身長が175cmだとすると、普通歩きの場合の歩幅は約78cmであり、上記の足の部分の長さが約1m;振り子運動のLが0.25mだとすると、一分間歩く距離は約94mということになる。

これは実際の歩行に近く、上記モデルが正しいことを示している。

この歩行を月面で行うと、進む距離が約40%に減少する。月面での歩行とされる上記動画https://www.youtube.com/watch?v=S9HdPi9Ikhk

の46分20秒以降の歩行は慎重にゆっくりと成されているが、上記歩行のモデルを頭に入れて観察すると、やはり地表でのもの(そのスローモーション動画)と言わざるを得ない。また、上記歩行モデルとは必ずしも関係しないが、46分41秒付近の向かって一番右側の飛行士の両足ジャンプのような動きは地表でのものである。

補足:
1)振幅が大きくなると、時計の振り子も単振動の周期からずれる。従って、歩数も急ぎ足とそうでない場合は少しは異なる。

2)上記歩行の振り子モデルの解析は独自に考えたのだが、歩行と振り子でgoogle検索するとリハビリ関係の分野で既に研究されていた。その文献として、以下のサイトを見つけた。https://pt-matsu.com/gait-analysis/#i-19 このサイトの図に上に描いたのと同じ様な図がある。上記のような数値的解析もどこかにあるだろう。

(振り子モデルの図は、どこかから取った。解析はそこにはなかったと記憶する。「独自に考えた」は誤解を招く表現なので、訂正しておく。2020/7/6) 3)人類初の地球周回で、ガガーリンは「地球は青かった」という印象的な言葉を発した。本当に月面歩行したのなら、この大きな違和感がアームストロング船長などの口から、何らかのメッセージとなっている筈である。歩くというが、こ図の1〜2の足の運びは、自分の意思で行うのではなく重力による自然な揺れである。その地上では意識しない足の運びの部分を意識してしまえば、非常に不自然な足の運びになるだろう。 「これは人間にとっては小さな一歩だが, 人類にとっては大きな飛躍である」などというのは、臨場感がなく地球上で考えた台詞に違いない。月に降り立った後の最初の一歩で、上記モデルのA)のところで、太腿の振り子運動が遅く、普通なら前のめりになるか前に倒れるだろう。

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