万能の天才が考えた「ダ・ヴィンチの橋」 釘や接着剤を使わずに作れる構造がスゴイ

story_fun 2020/06/16
Credit:Mark Deegan
point
  • レオナルド・ダ・ヴィンチが考案した橋は木の棒だけで作成可能
  • ダ・ヴィンチの橋は絶妙なバランスで負荷を分散しており、少ない材料なのに高強度

レオナルド・ダ・ヴィンチはルネサンス期を代表する芸術家であり、「モナ・リザ」や「最後の晩餐」などを手掛けた画家として多くの人に知られてきました。

画家として有名なダ・ヴィンチですが、実は科学分野でも非常に秀でており、彼の研究や設計は現代でも驚きを与えてくれます。

「ダ・ヴィンチの橋」として知られている不思議な自立アーチ橋もそのひとつです。

この橋は木の棒を組み合わせるだけで簡単に作成でき、高い強度を誇ります。

ダヴィンチの橋って?

通常、橋をつくるためには、様々な力や要素を考慮しなければいけません。支柱を安定させるために巨大なアンカーを打ち込んだり、ロープやワイヤーを利用して床板の強度を保持したりします。

しかし、ダヴィンチの橋には、接着剤や釘などは必要ありません。たった2つの要素、「摩擦」「重力」だけを利用したシンプルな仕組みが採用されています。

木の棒を組み合わせるだけで作成でき、少ない材料で高強度が得られるのです。

ちなみに、木の棒に切り込みを加える方法もあり、こちらは構築がより簡単になります。

Credit:core77

ダヴィンチの橋は作り方も非常に簡単です。

均等な長さの木の棒をいくつか用意しましょう。それらをパズルのように組み込んでいくだけです。

Credit:core77

橋の先端を持ち上げつつ、上の画像のように木の棒を追加して差し込むだけで、自立したダヴィンチの橋が完成します。

規模を大きくしたい場合は、緩やかなカーブになるようそれぞれの棒がつくる角度を大きめにすると良いでしょう。

ダヴィンチの橋が自立するのはどうして?

さて、ここでダヴィンチの橋がなぜ自立するのかを考えてみましょう。

ポイントは部品それぞれに加わる「摩擦力」と「重力」です。

それぞれの力を考慮するために、便宜上、画像で左右に伸びている木を「棒」、前後(手前から奥)に伸びている木を「杭」とします。

Credit:core77

最初に摩擦力について考えましょう。

杭と棒、棒と地面は接しており、それぞれには摩擦力が働いているので杭が飛び出したり、滑り落ちたりすることはありません。

もちろん、表面がすべすべした素材を使用するなら摩擦力が弱くなり、ダヴィンチの橋は完成しづらくなります。

続いて、それぞれの棒や杭に働く重力を考えましょう。

最初は一番シンプルなダヴィンチの橋で考えてみます。この橋は2つの杭(①、②)と2つの棒(A、B)で成り立っていますね。

Credit:nazology

棒Aには重力が働いているため下向きの力が生じます。しかし、杭②によって支えられているため、崩れることがありません。

では杭②はどうでしょうか。杭②には自身にかかる重力と棒Aからの力が働いていますが、棒Bに支えられています。

そして、棒Bにも同様に下向きの力が加わっていますが、杭①によって支えられているため崩れません。

もちろん杭①も棒Aに支えられていますね。

つまり、力の流れは次のようにループしています。

棒A → 杭② → 棒B → 杭① → 棒A

橋を構成する一部の部品に力が集中することなく、均等にお互いを支え合っているのが分かりますね。これがダヴィンチの橋が自立できる秘訣です。

では念のため、もう1つ棒と杭を増やして考えてみましょう。

Credit:nazology

力は次のように支えられていきます。

棒A → 杭② → 棒B → 杭①、杭③
杭① → 棒A
杭③ → 棒C → 杭②

こちらも少し複雑になりますが、絶妙なバランスで支え合っています。

もっと複雑なダヴィンチの橋の力関係にもチャレンジしてみてくださいね。

絶妙なバランスと強度を生み出す芸術

ダヴィンチの橋は、模型として楽しむだけのものではありません。実際の橋としても十分活用できます。

Credit:core77

そして、ダヴィンチの橋のメリットは材料を簡単に持ち運びでき、短時間で作成できるところにあります。

加えて、通常の橋と比べてシンプルかつ少量の材料しか必要ないにも関わらず、その相互関係は絶妙であり、高重量のものまでしっかりと支えることができます。

「ダ・ヴィンチの橋」構造にするなら非常に薄くとも、自動車を通過させることさえ可能なのです。

実証した動画が下になります。

ダヴィンチの橋の仕組みと負荷の分散を理解すると、この橋は「まさに芸術だ」と感じるのではないでしょうか?

確かに「レオナルド・ダ・ヴィンチ」は天才芸術家であり、彼の考案したものは現代にまで強い影響を与えているのです。

重力に逆らってる!? テンセグリティ構造の不思議な仕組みを解説

reference: core77 / written by ナゾロジー編集部
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