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HWBとは Hayahi's Work Bench の略です。 ワークベンチとは研究室でよく見る多目的な作業台のことで、試験管、テスター、工具箱、ノートパソコンなどが置いてあります。 ここでは「家庭でできる科学」「家庭にあるものでできる実験」を実践していきます。分野は化学・物理・電気・プログラミング（特にModula-2）にまたがっています。新奇性はないだろうけれど結構楽しいですよ。
What's new
前回(2025-12-07)の実験で使った（作った）苛性ソーダ（水酸化ナトリウム）の濃度がおよそ 2 mol/L であることが分かりました。普通は滴定実験で決めるものですが、ここではクエン酸の粉末を少しずつ加え、pH試験紙でpHを読み取って中和点を決めました。併せてpH 対 クエン酸濃度の理想的な曲線と比較し、誤差の大きい実験であることを再確認しました。また、NaOHが完全解離しないとするほうが実験との一致度がよいことも分かりました。
(2026-1-10)
缶詰の缶の中には胴体がスチールで上蓋だけがアルミらしいものがあります。もし本当にアルミであれば苛性ソーダNaOHに溶けるはず。そこで身の回りでよく見る物質である生石灰乾燥剤と重曹を原料としてNaOH を作ることにしました。できあがったNaOH溶液を用いて次のような実験ができました。(1) アルミホイルが溶ける、(2) 蓋の試験片が溶ける、(3)溶けるときに水素ができる。さらにこのNaOH濃度をクエン酸で中和させて決めることが可能であることを計算で示しました。
(2025-12-07)
「計測における誤差解析入門 第3版」(J.R. Taylor著、林・馬場共訳、東京化学同人) を翻訳しました(出版社のサイト)。翻訳の第1版が出たのは2000年でしたが、原著は2nd edition (1997)です。今回 3rd edition (2022)がでたのでそれを追うように翻訳しました。2回目の翻訳作業ですがタイトルは第3版です。第3版のウリは、Bayes統計の章を追加したことと演習問題をさらに増やしたことですが他にもまだあります。
(2025-11-06)
トタンやブリキが鉄を腐食から守ることはよく知られていますが、クエン酸が存在してもそうなのかと疑問を持って、人工的につけた傷に5%-クエン酸をかけて目視と顕微鏡で変化を観察しました。 トタンの亜鉛面は予想通りクエン酸で腐食しましたが、意外にも傷の内部からのほうが水素気泡の発生は激しかったのです。またブリキは全く腐食されませんでした。
詳しくはここ。
(2025-8-30)2025-3-6 の続編としてコナン式方位コンパスの実験を行いました。 予想通り、コンパスの精度はNGでした。一年間・朝から夕方までパソコン上でシミュレーションをやったところ寒い季節ときは精度がよいが、暑い季節は夕方日没前でないと使えないことが示唆されました。 詳しくはここ。 (2025-7-5)
拙文（正式には研究資料）「確率紙の話」が電気通信大学紀要 37巻2号, pp.1-6 (2025)に掲載されました。Berendsen著の「データ・誤差解析の基礎」の翻訳の際に感じた疑問を自分なりに追求したものです。 査読者の先生が最初の、そして手厳しい読者でした(笑)。お礼を申し上げる次第です。久し振りの投稿となりました。https://doi.org/10.18952/0002000547 からご覧になれます。
(2025-3-13)3/6 の話の続きです。太陽の位置 (ψ,φ)を算出するプログラムをPythonでも書きました。日本語版と英語版。 (2025-3-12)
人気漫画「名探偵コナン」の16巻に、太陽の位置とアナログ腕時計を利用して南の方角を決める場面が描かれています。この話は地球中心論にぴったりのテーマなので、早速簡易実験を行って「なるほどコンパスは南を指す。でも若干西に振れるのではないかな」という結論を得ました。そのあと、シミュレーションを行ってそれを再確認しました。さらに、コンパスの精度が季節に依存すること、特に夏至の頃は方法を改善すべきであることが示唆されました。詳しくはここ。
(2025-3-6)
食塩水の電気抵抗というプリミティブな話題ですが、意外に奥が深いのです。 きっかけは電解質溶液の抵抗をMathematicaで計算しようとしたこと。そんなに小さいはずはないと思ってテスターで測ってみたら案の定何桁も大きい。専門家からすればとんでもない話で、ちゃんとした方法で測りなさい
ということになるでしょうが、ここではあえて素人に徹することにしました。
さらにプローブ間隔を拡げても抵抗が大きくならないことに気づきました。どう決着をつけたかをPart1とPart2に書きました。
(2024-11-27)
Part3を追加しました(2024-12-18)
二原子分子の振動を二通りのアプローチで扱いました。
一つはMorseポテンシャル V(r)を含むシュレーディンガー方程式を数値的に解くことで、一種の固有値問題です。Modula-2でプログラムを作りました。
もう一つは古典力学問題です。エネルギーEにおける古典的転回点の間を粒子が往復運動するようすをアニメーション化することです。こちらはWolfram/Mathematica で作りました。
(2024-10-31) Wolfram/Mathematica のページを独立させました。手始めにO.C. Zienkiewicz and K. Morgan の本から微分積分やグラフィックスのネタを仕入れて経験を積みました。詳しくはここ。 (2024-9-6)
ほぼ二ヶ月ぶりに有限要素法の話を更新します。解の存在に対する疑問を考察し、二次元問題に適用するために入力ファイルと Parse module を工夫しました。 (2024-8-24)
偏微分方程式の数値解法として今や標準となり、商用パッケージとしても出回っているのが有限要素法 (Finite Element Method, FEM) です。たまたま丸善で O.C. Zienkiewicz and K. Morgan 著, "Finite Elements and Approximation" (Wiley, 1983; Dover, 2006)をみつけたので購入し、その中の例題と演習問題をいくつか選んで Modula-2 プログラムを作りました。また、高次の shape function を Mathematica で描き直しました。
(2024-7-3) 
Wolfram Cloud 上でプログラミングを経験しました。S.Wolfram 著、"An Elementary Introduction to the Wolfram Language" (約50章)が elementary とは、いやはや (笑)。応用問題として Grundy数を計算するプログラム(宮寺・福井 2020) を自分が納得できるように書き換えてみました。2023-9-21 に作りあげた長いプログラムが20行足らずに収まる (実質的に1行で Gri,jが
算出できる) のはさすがです（2024-1-20）。
Python version of "Let's traverse over desktop icons on the PC screen" has been made. Its Modula-2 version (in Japanese), which was made two weeks ago, was quite helpful.
Graphics is implemented with the pygame module, making the visual effect considerably superior to the representations of XDS Modula-2.
（2023-11-12）
点鼻薬用アダプターを自作しました。（2023-10-29）
デスクトップ・アイコンを斜め方向ににぴょんぴょんと進むとどこまで行けるかを調べてみました (Workbench)。
実際の画面でやってみればいろいろな経路パターンのあることがすぐに分かりますが、
プログラミング(XDS Modula-2) によれば起点に戻れない経路パターンがあることや
無限に続くパターンでは初期パターンと周期パターンの繰り返しに分離できることなどが分かります。後者の例をグラフィックス画面で示します。
（2023-10-29）。
Workbench Python の英語版 Workbench Python (EN) を作りました。それに伴い日本語版には (JP) をつけました。
（2023-9-21）。
次項のテーマをPy vs Mod 6, Py vs Mod 7 としてWorkbench Pythonにまとめました。 （2023-9-21）。
queen1, queen2, queen3 で Corner the Queen という古くからのゲームとそれに関係する Grundy数を扱いました。Workbenchにまとめてあります。 （2023-9-21）。
「太陽はどこを動いているように見えるか?」 をPythonで作ってModula-2と比較しました。Python Project の頁で Python vs Mod 5というタイトルで整理してあります（2023-6-1）。
「太陽はどこを動いているか?」 をPythonで作ってModula-2と比較しました。Python Project の頁で Python vs Mod 4というタイトルで整理してあります（2023-5-22）。
「ピラテス・スタジオで隣り合わせになる確率」 をPythonとModula-2で作って比較しました。Python Project の頁で Python vs Mod 3というタイトルで整理してあります（2023-5-2）。
HWB Workbenchに「ピラテス・スタジオで隣り合わせになる話」
(1)〜(3) を追加しました。
実際のスタジオを素材として、もし全員がランダムに着席したら果たして隣に友達がくるだろうか、その頻度はどんな値だろうか、なと非現実的な妄想の中で遊んだわけです。確率論的な結果とMonte Carlo計算で同じ確率が得られたので安心しました。ついでにスタジオの真ん中に柱を1本入れるという、これまた非現実的な状況も考えました。
（2023-4-20）
確率紙 (probability paper) の作成プログラムをPythonとModula-2で作って比較しました。一言でいうと Pythonは「関数を選ぶ」、Modula-2は「コードを書く」となりましょうか。Python Project の頁で Python vs Mod 2というタイトルで整理してあります（2023-4-6）。
HWB Workbenchに「累積分布図の目盛を調整する話」 (5)1%〜99%の理由は? (ii) を追加しました。 「データ・誤差解析の基礎」の図の特徴が、定義域無限大の累積分布関数を用いるモデルで説明できます。 （2023-2-1）
HWB Workbenchに「累積分布図の目盛を調整する話」 (4)1%〜99%の理由は? を追加しました。 累積分布関数の逆関数 cum-1(x) に対する近似式を試験しています。 （2023-1-13）
HWB Workbenchに「累積分布図の目盛を調整する話」
(1)〜(3) を追加しました。
誤差関数 erf(x) の逆関数 erf-1(x) の数値計算プログラムを自作しました。
（2023-1-6）
最近人気が高まっている Python 言語のプロジェクト を立ち上げました （2022-11-4）。
燃料電池ハンドブック Fuel Cell Handbook の中の出力特性図の特徴を説明すべく、 HWB Workbenchに「逆Butler-Volmer関数」を追加しました。 (1) 逆関数プログラムと(2) モデル計算から成っています。 （2022-10-5）
HWB Workbenchに「 マンガン乾電池のリサイクル」と題して炭素棒と亜鉛の取り出し方を載せました。 （2022-6-23）
HWB Workbenchに「クエン酸中の Fe と Zn」 (実験) (1)〜(4) を追加しました。 （2022-6-23）
HWB Workbenchに 硫酸酸性硫酸銅溶液のイオン組成 を追加しました。 （2022-3-12）
HWB Workbenchに CdI2型結晶の3Dグラフィックス表現 を追加しました。 （2022-2-21）
HWB Workbenchに「負イオンで負極メッキができるわけ」 (1) 電場があればイオンが動くと (2) 電場中のセルオートマトンで考える を追加しました。 （2021-6-24）
HWB Workbenchに「最密充填構造の表面構造を計算した話 (3) (2x2)の吸着構造を描く」を追加しました。 （2021-3-8）
SSL認証を得ました。今後は https プロトコルが有効です。（2021-2-22）
HWB Workbenchに「会議の結果をパソコン上でメモする話」を追加ました。 これまでの理数的な話とは違って、会議を最後まで効率的に進めるための一工夫です。用いた言語は javascript です。 （2021-2-4）
HWB Workbenchに「最密充填構造の表面構造を計算した話」を追加ました。
(1) ではビー玉を積み上げてアナログ的に最密充填構造を作りました。A-B-C型の三角錐の中に面心立方が隠れていることを改めて確認しました。
(2) ではデジタル的に取り扱います。結晶系を選択し、面指数(hkl)を指定して原子の配置を得ています。奥行きを変えれば結晶成長のようすが表現できます。
（2021-1-13）
地球中心論に太陽の奇跡のページを追加しました。NHKの教養番組で取り上げていた エジプトのアブ・シンベル神殿の移築と ペルーのマチュピチュ遺跡の話に触発されました。 （2020-11-16）
HWB Workbenchの「電気二重層の電位分布を計算した話」(6)をいくつか修正しました。 （2020-3-24,26）
HWB Workbenchに「電気二重層の電位分布を計算した話」の(6)を追加ました。 電極表面にイオンの存在しない層があると電場が弱くなるという話です。これは電流が流れても流れなくても言えることです 文献によくあるGouy-Chapman-Stern のEDL図にそれなりの根拠づけができました。なお、(5)に若干の修正を施しました。 （2020-3-22）
HWB Workbenchに「電気二重層の電位分布を計算した話」を追加ました。全5話です。
電解質溶液に電極を浸して電圧をかけたとしましよう。電気化学基礎論の本には「電場はできない」と書いてありますが、電気泳動を説明した本には「電場が働いてイオンが運ばれる」とあります。
分野が違うとこうも違うのかと驚きましたが、私はずうっと気になっていました。簡単なモデルを立てて計算した結果、
電流が流れるか流れないかの違いにすぎないことが分かりました。まだ完成には程遠いのですが中間報告のつもりで。
（2020-3-13）
HWB Workbench
にクエン酸緩衝溶液のpHを計算した話を載せました。インターネットからダウンロードした論文（金コロイドの電着）の中の１フレーズにこだわったのがきっかけです。
Excel で逐次近似アルゴリズムのチェックをしたあと、Modula-2 で書き直しました。
（2020-2-3）
HWB WorkbenchにWindows 7 マシンをリノベーションした話を追加しました。 （2019-12-4）
HWB Workbenchに次の記事を追加しました。 OS無しのパソコンにWindowsを搭載する話と HWBのデータ処理システムのアップデートです。実は、これらはお互いに無関係ではありません。 （2019-10-26）
地球中心論 あるいはモダン天動説のページを作りました。
きっかけになったのはNスタ(TBS, 6/22/2019)のお天気キャスター森田さんの「夏至よりも前に日の出が最も早い日がくる」という話です(ここ)。
また、あさいち(NHK, 7/16/2019)の中のコメントに触発されて
ソーラーパネルの最適角度を計算しました(ここ)。
（2019-7-29）
HWBの「『結婚は4人目以降で決めよ』をめぐって」の(3)を再修正しました。 「パターンの数」よりは「場合の数」を用いるべきであることが分かりました。 （2019-6-19）
HWBのページに「『結婚は4人目以降で決めよ』をめぐって」を追加しました。 ちょっと古い話題ですが、facebookをいじっていてふと思い出しました。今回新たにプログラムを作って、シミュレーションと級数計算の結果を比較しました。 （2019-5-25）
HWB 確率で遊ぶのページを作りました。 手を動かしたりサイコロを転がしたりして遊びます。子供から大人まで参加できます。パソコンにやらせてみた結果もあります。 （2019-5-15）
HWB Simulation のページを作りました。
駒が上下左右にランダムに動く二次元ランダムウォークのシミュレーションです。
右の四択サイコロ(Up, Down, Left, Right)を使って実際にプレーすることを想定しているので、動ける範囲はかなり狭いです。
2000回の試行で確率を出しますが、最初の10回くらいはグラフィックス画面上で駒の動きを追う構成になっています。
（2019-4-8）
「大学の物理教育」（日本物理学会発行）の「教育に関する一言」欄にに小文を寄稿しました(vol.25, No.1, p.49)。 タイトルは「遊びとしての科学」。HWBの背後にある思いを吐露したものです。ある方から「林さんの面目躍如ですね」との感想を頂戴しました。
ドローンの体験会に参加しました（＠メガロス八王子、2019-3-21)。右のジョイスティックで垂直平面内の移動、左のジョイスティックで水平平面内の移動と理解すれば、あとは慣れです。 最後にやった、カメラ画面を見ながら穴を通り抜けるというチャレンジには失敗しましたが、実に楽しい1時間半でした。(株)ドローンフロンティアの皆さん、お疲れさまでした。
HWB 確率のクイズ のページを作りました。（2019-2-6）
買って2ケ月になるCDプレーヤーで音楽を聴いていたら、突然DJらしい声が部屋中に響きわたりました。
音量を手動で下げたあとでパネルを見たらなんとBluetoothの表示が。メーカーに問い合わせたら
どこかのスマホからの電波が侵入したのだろうがBluetooth機能をオフにはできないとのこと。
「いかにも現代的なトラブルですね」とのんきなことを言っている。窓際から遠ざけるのも癪なのでペアリング用窓に銅板を被せて電波遮蔽としました。筐体につなげたので効くはずですが、
とりあえず様子を見てみます。
（2019-2-3）
明星大学の非常勤講師の仕事が終わりました。しばらくは認証をはずして公開しておきます。 授業で使ったいくつかのネタを紹介していこうと思います。例えば選挙でA,B二人が出馬し、支持者がA=5100人、B=4900人だとする（態度保留者はいない）。 10000人から100人を無作為抽出してアンケート調査を行なう。Bが勝つとの予想が出る確率は?（2019-2-3）
太陽の位置（東-南-西と高さ）を分かりやす表現するために、
プラネタリウムのシミュレーションができるように改良しました(SunTracker Ver.2)。
プラネタリウムといってもドームの天井は透明なので、中心にある投影機からの光は外に漏れます。中にいる人にとってはこの光が太陽に見えますが、
上空からドーム眺めてもるやはり太陽の動きが分かるというわけです。
右の図は静止画像ですが、パソコン上ではアニメーションもできます。現代版天動説ですね。
計算結果はここ。
（2019-1-9）
太陽の位置（方角と高さ）を計算する Modula-2 プログラム(SunTracker)を作りました。
計算結果はここ。
きっかけは、(1) 明星大の情報処理の授業を組み立てる中で、C.Babbageの差分機関＞アナログ時計＞日時計とさかのぼってきたら「緯度によって太陽の位置はどう変わるのか」を知りたくなったこと。
(2)「日の出が一番遅く、日の入りが一番早い日が冬至なのではない」とお天気番組で聞いて球体の運動で説明できないか興味をもったこと。
（2018-12-18）
J:COM TV/J:COM NET/J:COM PHONE で使う電源アダプター、ブースター、分波器が床の上に転がっていたのを奥行165 mm、高さ910 mm の木製ラックにまとめました（写真の真ん中）。
壁から出ているのは、TV用電源コード（プラグ4本）、NET/PHONE用電源コード（プラグ4本）、同軸ケーブルの計3本です（写真左下）。ラックはホームセンターで板4枚を購入して製作しました。結線図はここ。（2018-7-19）
イノアック国際教育振興財団の日本文化体験会に参加して留学生の皆さんと親睦を深めてきました（2018-6-16）。
滋賀県長浜の黒壁体験教室ではサンドブラストという手法でガラスコップに絵付けをしました。
幼年期に暇さえあれば描いていた蒸気機関車ですが、細部はもはや思い出せませんでした（写真）HWB式電気分解装置を作りました。
携帯・スマホ用充電器にはこのような活用法があります。 たまった水素に火を点けるとボンと鈍い音がしますが、運がいいと（？）ポンッと軽やかな音がします(写真, 2018-4-29)
「エンジニアのための電気化学全4回」が終了しました。 その前の「IoT活用によるものづくりのための基礎セミナ−全3回」も合わせると延べ150名を超える皆様が来場されたことになります。 セミナーを通して知ったことが多々ありましたので、私にとっても有意義なシリーズでした。 今後の開催予定はありませんが、コンセプトを見直し、暫く時間をおいて開催する可能性が高いです。(2018-2-16)
「IoT志向のものづくりのための基礎セミナー（電気化学 第3回）が終わりました。フリーディスカッションでは現場での不可解な現象がいくつか話題になりました。(2017-12-15)
「IoT志向のものづくりのための基礎セミナー（電気化学 第2回） 」(COMSOL DAYS 013, 10/11) は盛会のうちに終わりました。電気二重層の説明で上記Amendmentsをお知らせしました。エレクトロニクスに割く時間が足らなくなったのが残念です。(2017-10-15)
「IoT志向のものづくりのための基礎セミナー（電気化学 第1回） 」(COMSOL DAYS 013, 8/30) は盛会のうちに終わりました。皆様、お疲れさまでした。デモ実験では、容器にヒビが入って電解液が漏れる、爆発音にイマイチ迫力がないなど不全感が残りましたが、自分でもやってみたいという方がいらしてうれしくなりました。 またアンケートがおおいに参考となりました。(2017-8-31)
INOAC財団主催「日本文化体験会」が開催されまたした。新旧留学生を含め総勢約30名。箱根湯本での寄木細工作りに夢中になりました。（2017-6-10）
久しぶりに論文（英語）を出しました。 「電気化学を分かりやすく」というねらいは果たして･･･?（2017-1-10）
「エクセルによる理工系のための統計学」で使う ProbChi2 の導入法のページを作りました。(2016-12-18)
「エクセルによる理工系のための統計学」(東京化学同人, 2200円)
を出版しました(10/26付)。(2016-10-26)