夏休みの自由研究に、非対称性を観察してみませんか？

そろそろ自由研究が気になるころだと思います。もし、以下をマネして出したい！という人は、非対称なものをご自身で探したうえで、ご自由にどうぞ。内容は基本的に、東京大学で東大向けに行った授業の一部であり、5年前に娘の自由研究として出したものと同じです。

レポート：身近な品の非対称性に関する観察

はじめに

日常生活において、私たちは様々な道具や製品を使用しています。その中には、非対称なデザインが施されているものが多く存在します。今回は、トリーズの発明原理を活用して、身近な品における「非対称性」の工夫と、それがどのように便利さをもたらしているのかを観察しました。

観察対象：バスのサイドミラー、スプーン、SIMカード、電池

今回の観察対象として選んだのは、バスのサイドミラー、スプーン、SIMカード、そして電池です。これらは、それぞれの機能を最大限に引き出すために、非対称性が巧みに設計されています。

バスのサイドミラーの非対称性

バスのサイドミラーも非対称性が重要な役割を果たしています。バスの左右に取り付けられたミラーは、ドライバーが死角を少なくし、より広い範囲を確認できるように非対称な形状をしています。これにより、運転中の安全性が高まり、衝突や事故のリスクが軽減されます。もしサイドミラーが完全に対称であった場合、ドライバーが見える範囲が限定され、視認性が悪化し、運転が困難になる可能性があります。

スプーンの非対称性

スプーンは、その形状から対称性がありそうに思えますが、実際にはスプーンのボウル部分と柄の角度や曲線が非対称に設計されています。この非対称性により、スプーンを持ちやすく、かつ食べ物をすくいやすくする工夫が施されています。もしスプーンが完全に対称であった場合、どの方向からでも同じように使用できるかもしれませんが、逆に持ちづらさやすくいづらさが生じる可能性があります。

SIMカードの非対称性

SIMカードには、特定の方向でのみ挿入できるように非対称な形状が設けられています。この非対称性により、誤った向きでの挿入が防止され、カードの破損やデバイスの故障を避けることができます。もしSIMカードが完全に対称であった場合、間違った方向で挿入する可能性が高まり、その結果、通信が正常に行えない事態が生じる可能性があります。

電池における金属の非対称性

電池には、正極と負極が存在し、それぞれが異なる金属で構成されています。この非対称性が、電池内部での電位差を生じさせ、起電力が発生する根本的な要因となっています。もし電池の構造が対称であった場合、電位差が生じず、電流を供給することができなくなります。

対称性だった場合の不便さ

非対称性が導入されていない場合の不便さを考えると、その重要性がさらに明確になります。スプーンやバスのサイドミラーはもちろんのこと、SIMカードや電池においても、対称性であった場合、正しい機能が果たせなくなる可能性が高くなります。

非対称性による利便性の表

結論

このように、日常生活で使用する道具や製品において、非対称性が導入されていることには明確な理由があり、その工夫により使用の便利さや安全性が向上しています。トリーズの発明原理に基づく「非対称性の原理」は、製品設計において重要な視点であり、これを理解することで、私たちの生活をより豊かにする工夫が見えてきます。今後も、身近な品々のデザインに注目し、その背後にある工夫を探求していきたいと考えています。

お願いしたプロンプト

もとの「発明９画面」。5年前に娘の自由研究で提出

あなたは、中学生の自由研究として、トリーズの発明原理を使って、発明原理観察をしています。
あなたは、添付の資料を参考にして、「スプーンの非対称性」や「バスのサイドミラーの非対称性」
の工夫に気付きました。このことを、「身近な品の非対称性に関して、対称性だった場合の不便なこと」
と対比しながら書くレポートをドラフトしてください

これで一度書いてもらった後で・・・

いい調子です。その調子で、SIMカードにおける非対称な形状や、
電池において金属が非対称なことによる起電力の発生も例として加えてください。
そして、文章と共に表形式でも表してください。

のプロンプトで出したのがほぼ上記でした。それをベースに少しだけ書き直しました。

（息子の自由研究、これで出そうかと思ったのですが、ビスマス結晶を作ったので、ChatGPTにはそれのレポートの下書きをしてもらいました）