機楽

機楽（KIGAKU）は、機械要素・機構のしくみを「動かして」学ぶビジュアル教育アプリです。 数楽・物楽・電楽・波楽・熱楽・星楽・光楽・量楽・流楽・確楽・幾何楽・化楽・菌楽・脳楽に続くシリーズ第15弾。今回のテーマは「機械」。歯車のかみ合いから、滑車の倍力、てこの釣り合い、4節リンクの軌跡、カムの変位、スライダクランクのピストン運動、送りねじの推力、パスカルの原理による油圧倍力、ベルト伝動、そして 2 リンクのロボアームによる順運動学まで――人類が築き上げてきた機構たちを、指で触って動かしながら 10 領域で体感できます。 姉妹作 BUTURAKU が「自然の物理現象」を扱うのに対し、機楽は「人工物の機構」にフォーカスしています。 [10 の機能] - 歯車（Gear） 2 つの平歯車のかみ合いを描画。歯数を変えると、回転速度と力の関係が変わる仕組みを体感できます。Z₁・Z₂ と入力 RPM を動かすと、出力 RPM・速度比・トルク比がリアルタイムに更新され、「大きい歯車ほどゆっくり回るが、その分だけトルクが大きい」関係が一目で分かります。 - 滑車（Pulley） 少ない力で重いものを持ち上げられる代わりに、長く引く必要がある — 滑車の本質を体感できます。荷重を支えるロープの本数 N を 1〜6 で変えると、必要な力は W/N、引く距離は N 倍になる関係が見えます（仕事は保存）。 - てこ（Lever） 支点を動かすだけで、力と距離のトレードオフが目で見えます。第 1 種から第 3 種までのてこに切り替わり、モーメント釣り合い F₁·L₁ = F₂·L₂ がどの位置でも成り立っている様子も同時に確認できます。 - リンク機構（Linkage） 4 節リンクのアニメーション。棒の長さを変えると、動きの種類や軌跡が変わる様子をリアルタイムに観察できます。リンク長に応じて、クランクロッカー型・両クランク型・両ロッカー型のどれになるかも自動で切り替わります（グラスホフ条件）。結合点の軌跡も同時に描画されます。 - カム（Cam） 回転するカム盤と、その上を上下するフォロワー。カム形状によってフォロワーの上下運動の "なめらかさ" が決まる様子を観察できます。サイクロイドプロファイルを使うと、特になめらかな変位が得られます。 - クランク機構（Crank） 回転運動が往復運動（ピストン運動）に変わる仕組み — エンジンの心臓部です。クランク半径 r とコネクティングロッド長 l の比 r/l を変えると、ピストン運動がきれいなサインカーブからずれていく（2 次高調波が現れる）様子が見られます。 - ねじ（Screw） 小さなトルクを大きな推力に変える送りねじ／ねじジャッキの仕組み — クルマのジャッキやクランプと同じ原理です。リード L・入力トルク T・効率 η（イータ）を動かすと、推力 F = 2π·T·η/L が決まる関係が体感できます。リードを縮めると倍力比は増えますが、その分だけ遅くなります。 - 油圧（Hydraulic） パスカルの原理 — 小さな力を大きな力に変える仕組みを 2 シリンダで再現。入力／出力ピストン径を変えると、面積比 A₂/A₁ がそのまま倍力比になり、その分だけ出力ストロークが短くなる関係が見えます。建設機械やブレーキの根本原理です。 - ベルト伝動（Belt Drive） 2 つのプーリにベルトを掛けた動力伝達機構。プーリ径比 D₁/D₂ がそのまま回転速度比になります — 自転車のギアや工作機械の主軸と同じ原理です。 - ロボアーム（Robot Arm） 2 リンクの平面ロボットアーム。関節角度から手先の位置が決まる仕組み（順運動学）を体感できます。肩・肘の関節角 θ₁・θ₂ を動かすと、手先座標 (x, y) がリアルタイムで更新され、リーチ可能な作業領域も同時に表示されます。 [特徴] - 全機能で式・原理の解説シートを搭載 - 教科書レベルの本式を実装 - 日本語 / 英語切替対応 - ダークモード / ライトモード対応 - Material Design 3 の美しい UI - 広告は画面下部のバナーのみ。フルスクリーン広告は一切なし [こんな方におすすめ] - 機械工学・ロボティクス・メカトロニクスを学んでいる学生 - 機械の原理を直感的に理解したい方 - 教材として活用したい先生