時速200公里的藍寶堅尼挑戰！12公尺桌布抽拉的科學實驗（TBS「自然老師」）【科學監修・演出】
我是科學訓練師桑子研。每天都是實驗。
由我負責科學監修並參與演出的節目《地球まるごと大実験ネイチャーティーチャー》，已於1月18日在TBS播出。
這是一個大型科學實驗綜藝節目，由巧克力星球（チョコレートプラネット）的兩位成員，以及timelesz的成員親自上陣挑戰各種大型實驗。節目的概念，是集結各個領域的專家，一起挑戰充滿科學難題的任務。這次挑戰的是前所未有、長達12公尺的桌巾抽拉！
我則以物理專家（摩擦力專家）的身分參與節目。
節目甚至把我介紹成「物理變態」（超級物理狂）。（以前在其他節目中，我還曾被叫做「瘋狂科學家」……）
雖然節目裡被這樣調侃了一番，但這些就先別在意了（笑）。既然負責的是科學部分，我從企劃會議階段就開始參與，計算繩子的長度、研究桌巾的拉法，也進行了各種事前實驗。直到節目播出之前，我其實只知道一些零零碎碎的內容，完全不知道最後會被剪輯成什麼樣子。不過，實際看到完成的節目後，真的覺得非常有趣，而且製作得相當精彩。電視製作團隊真的很厲害！
桌巾抽拉可不是單純的魔術或表演，它根本就是一大塊物理學！這個主題不論小孩還是大人都能輕鬆入門，同時又能進一步引發大家對物理本質的興趣，是非常棒的題材。我自己一直希望能把有趣又神奇的科學世界分享給更多人，也希望大家能培養享受探索的好奇心。因此，當我收到這次邀請時，就很想親自挑戰看看。
其實我自己之前也做過桌巾抽拉的物理研究。不過，長達12公尺的桌巾當然從來沒有挑戰過，而且這次的規模實在太大了，所以一聽到企劃時就讓我興奮不已。我從以前就非常喜歡大型科學實驗，這次要挑戰超越過去影像中看過的10公尺桌巾抽拉，進一步挑戰12公尺，真的讓我非常期待。
節目中，我還有機會為巧克力星球的長田先生和松尾先生上一堂物理課。
以前曾在其他節目中和巧克力星球見過面，所以大概知道他們對科學很有興趣。這次則實際拿出各種實驗器材，一邊做實驗一邊上課。雖然有些內容最後在播出時被剪掉了，但我們做了「達摩落下」玩具、玩了氣墊船，也有認真上物理課，希望能讓他們真正理解其中的原理。
其中，我想稍微介紹一下這次實驗關鍵的「慣性」。
慣性是指「靜止的物體會傾向繼續保持靜止，運動中的物體則會傾向繼續運動」的性質。你有沒有在日常生活中遇過這樣的情況呢？
公車突然起步時：身體會想要「繼續停留在原來的位置」，但雙腳受到摩擦力的作用，會跟著公車一起向前移動，因此身體就會像被往後拉一樣向後傾。
公車突然煞車時：身體會想要「繼續向前運動」，但雙腳卻跟著公車一起停下來，所以身體就會向前傾，彷彿快要跌倒一樣。
玩具「達摩落下」也是利用慣性的實驗之一。只要快速把下面的積木敲出去，上面的達摩就會想要「繼續停留在原來的位置」，於是直接垂直落下。
桌巾抽拉也是同樣的原理。我們希望餐具能留在原來的位置。但在現實世界裡，還有一個麻煩的傢伙——摩擦力。餐具和桌巾之間存在摩擦，當桌巾被拉動時，餐具也會受到摩擦力影響，彷彿要跟著一起移動。
摩擦力有一個非常神奇、也非常有趣的特性：當物體還沒有開始滑動時，摩擦力會逐漸增加，而最大靜摩擦力則由靜摩擦係數和正向力決定。看起來接觸面的大小似乎也會影響摩擦力，但在理想化的摩擦定律中，接觸面積並不會直接出現在公式裡。
而更加神奇的是，這次實驗中非常重要的動摩擦力，還具有一個特性：它幾乎不會因為桌巾滑動的速度不同而改變大小。至於為什麼會有這樣的經驗法則，目前在微觀層次上仍然沒有完全解開其中的謎團。其實，摩擦力真的是一種非常不可思議的力。
節目中，我們用「表面凹凸」的觀點來解釋摩擦力產生的原因，但其實除此之外還有其他因素，例如：
・撕開原子層級之間鍵結的力量（黏著理論）
・將對方材料向兩側推開、一路擠過去的力量
其中，普遍認為「黏著」所造成的影響非常重要。想了解更多，可以參考這篇文章。在電視節目的實驗中，我們甚至只利用兩把牙刷彼此交錯，就能靠摩擦力吊起重達3公斤的重物。
此外，為了研究如何增加摩擦力，我們還進行了利用汽車牽引的實驗。讓兩輛動力相同的車互相牽引，然後想辦法改造其中一輛車，就能讓它取得勝利。問題是：究竟要怎麼做呢？詳細內容請參考下面的文章。
我們之所以能夠走路、汽車之所以能夠煞車，全都要歸功於摩擦力。在科學與工程的世界裡，人類也一直在發展控制摩擦力的技術。
冰壺：將冰面磨得非常平滑，把摩擦力降到極低。
氣墊船：利用空氣將船體浮起來，降低正向力，進而減小摩擦力。
超導磁浮列車：利用磁力讓車體浮起來，將摩擦力降到接近零，實現時速500公里的高速運行。
這次的挑戰，關鍵就在於「如何降低摩擦力，並最大限度地利用慣性」。
成功抽出12公尺桌巾的4個關鍵
因此，我在節目中向巧克力星球提出了以下4個策略，希望能成功抽出12公尺長的桌巾。
壓倒性的速度 將動摩擦力作用的時間縮短到極限。只要在一瞬間把桌巾抽走，就不給餐具足夠的時間移動。
不要產生皺褶 桌巾一旦產生皺褶，就會像一道「牆」一樣推動餐具。關鍵在於手握桌巾的位置，以及抽拉的方式。
選擇有重量的餐具 與輕巧的塑膠杯相比，較重的玻璃盤具有更大的「想要保持原本狀態的力量，也就是慣性」，因此更容易成功。
容易滑動的材質 必須選擇動摩擦係數較小、表面光滑的布料。
想了解更詳細的內容，也可以一起參考這篇文章。
計算得出的「時速200公里」依據
那麼，到底需要多快的速度呢？我們分析了一般桌子上成功完成桌巾抽拉的影片，發現如果能在大約「0.20秒」內抽出桌巾，成功率會比較高。將這個條件套用到12公尺的長度上計算，所需速度約為每秒60公尺，也就是時速216公里。
「必須以時速200公里的速度拉動。」
這就是這次看似天方夜譚的目標值。為了實現這個目標，節目組特別準備了一輛加速性能優異的超級跑車——藍寶堅尼。
準備與事前實驗
１．計算繩子的長度
根據一般汽車的加速性能（假設最大加速度約為10m/s²）反推，要達到時速200公里，大約需要151公尺的助跑距離。因此，為了留有餘裕，請節目組準備了200公尺長的繩子。
２．最強布料「Toyoflon」
為了降低摩擦力，我請巧克力星球的兩位成員準備了由東麗株式會社開發的特殊纖維「Toyoflon」。這是一種摩擦係數極低、宛如夢幻般的布料，但令人擔心的是它本身稍微有些重量。重量會不會影響抽拉速度？還有，它到底容不容易產生皺褶？這些問題都必須實際做過實驗才知道。開發者柴田先生當天也親自來到現場。
３．事前實驗（2公尺）
首先，我們用2公尺長的Toyoflon進行實驗。根據計算，餐具理論上的移動距離只有0.21公分。實際用藍寶堅尼拉動後……餐具的移動距離竟然只有3公分！而且完全沒有產生皺褶，結果非常漂亮。大成功！
「這下應該可以了！」
除了桑子和柴田先生之外，我們還邀請了桌巾抽拉高手、魔術師JOE・MAGIC（ジョマジ），以及高橋Racing的田邊先生加入。專業團隊全員到齊，大家一起打起精神，準備迎接挑戰。
正式挑戰，然後……
終於到了12公尺正式挑戰的時刻。藍寶堅尼發出震耳欲聾的引擎聲加速，以時速200公里的速度瞬間將桌巾拉出。結果……
咦、咦、咦！！！大、大大失敗！！！餐具不但沒有乖乖留在桌上，反而整個華麗地飛了起來！當下我也整個崩潰，直接蹲坐在地上。
不過，如果單看攝影棚裡的興奮程度，這次可是拿到了93分的高分。如果全日本的小學生都因此感到興奮，那我就太開心了。
為什麼會失敗？從實驗中得到的數據
把VTR慢速播放並仔細分析之後，失敗的原因逐漸浮現出來。
巨大皺褶的產生
桌巾兩側產生了巨大的「皺褶」，這些皺褶像波浪一樣向前推進，從下方頂起餐具，最後讓餐具整個飛到了空中。仔細觀察VTR後，我們推測皺褶的形成可能與空氣從下方鑽入有關，而問題可能就出在桌子的接縫、桌板之間的接縫處。換句話說，當時應該要把桌板接得更加平整、緊密。
此外，我們也認為，抽出桌巾時，前方那根桿子的放置方式也需要改進。從VTR中可以確認，由於這根桿子的位置較高，空氣因此從下方鑽了進去。
另外，節目組準備的餐具重量偏輕，也是可以改善的地方之一。如果讓餐具更重一些，增加慣性，使它們更能抵抗皺褶的衝擊，成功率應該還能進一步提高。例如，可以在盤子上放一顆蘋果，或者乾脆不用刀叉等等。
【再給我一次機會！】
雖然難度非常高，但可以考慮把12公尺長的桌板換成完全沒有接縫的一整塊板材。或者，也可以在桌巾下面再鋪一層桌巾，並把下面那一層固定住。實驗本來就伴隨著失敗——我真的還想再挑戰一次！！
原本我還自作主張地以為一定會有第二次機會，沒想到因為各種因素，最後只能挑戰一次，實驗就在這裡結束了。真的留下了非常大的遺憾。不過，如果把這次想成又成功取得了一組寶貴的數據，那麼我覺得這仍然是一場很有價值的實驗。
每天都是實驗。
受到拍攝時間的限制，這次只有一次機會。沒能再次挑戰真的非常不甘心，但這也是現實。
實驗沒有「失敗」。有的只是「沒有成功的數據」。面對12公尺這個未知領域，我們用計算和理論發起挑戰，卻被預料之外的「皺褶」這個物理現象阻擋了。這次的經驗，必定會成為下一次成功的踏腳石。
我們的日常生活也是一樣。即使事情沒有按照預期發展，那也是珍貴的數據。如果未來還有機會接受這樣的挑戰，我一定會以這次得到的數據為基礎，下一次一定要成功！
其他
官方事前節目預告影片也已經公開了。
我自己也在事前影片中短暫登場了一下。
另外，我和廣瀨鈴一起進行的「通電獎狀實驗」也非常推薦！也歡迎一起看看。
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