スローモーション動画を使ってガラスが割れる速さを計算する

超高価なハイスピードカメラを持っているなら、とにかく何かを録画した方がいいですよね？そうでしょう？ダンとギャブはYouTubeチャンネル「The Slow Mo Guys」でまさにそれを実践しています。

最新の動画では、ガラスの割れる速度を測定することにしました。計画は、長い板ガラスの片端を割るというものです。その後は、高速度カメラでひび割れの進行を観察するだけです。また、ガラスに30センチ間隔で印を付け、割れるまでの時間を測定しました。

[#動画: https://www.youtube.com/embed/GIMVge5TYz4

最初の試みでは、カメラの速度を毎秒28,000フレームに設定しました（確かそう言っていたと思います）。今回の走行ではひび割れの速度は測定できませんでしたが、私が代わりに測定してみます。ビデオ解析を使えば、ビデオの各フレームでひび割れの先端の位置を取得できます。これはそれほど難しくありません。Tracker Video Analysisを使えば、ビデオのスケール（見えるガラスの長さ6フィートを使用）を設定し、位置をマークできます。あ、ビデオのフレームレートを変更するのを忘れないでください。

これは、亀裂の先端の位置を時間の関数としてプロットしたものです。

距離をフィートではなくメートルに換算したのは、私がバーバリアンではないからです（でも、もしあなたがバーバリアンなら、それで構いません）。このグラフから、きれいな直線が得られていることがわかります。これは、亀裂の速度が一定だったことを意味します。単純に一定であると仮定することはできません。このデータに線形関数を当てはめると、亀裂の速度が得られます。この場合、1374メートル/秒（時速3074マイル）です。

もう一度やってみましょう。今度は、ガラスが割れる2つ目のクリップ（色付きのガラス板）を使ってみます。今回は、ビデオ解像度を下げてフレームレートを78,597フレーム/秒まで上げています。同じビデオ解析技術を用いて、ひび割れの位置を示す以下のグラフを得ました。

この場合、割れる速度が異なることに注目してください。このグラフから、ガラスが割れる速度は毎秒732メートルです。私のフレームレートに問題があると思います（まあ、私のフレームレートではありませんが）。録画速度よりも再生速度の方が重要です。投稿された動画は毎秒25フレームで再生されます。しかし、各フレームはリアルタイムで何を表しているのでしょうか？録画された動画のすべてのフレームを表示すると、1を78,597秒で割った値になります。ここで起こっているのはそうではないと思います。

幸いなことに、Slow Mo Guysは撮影した動画の1つにタイムスタンプを表示しています。ざっと調べてみたところ（私の時間と彼らの投稿時間を比較してみたところ）、どうやら私のタイムスタンプは2倍ほどずれているようです。おそらく彼らの再生速度は半分の速度だと思いますが、それで問題ありません（ただそれを知りたかっただけです）。これで、私のクラック速度を2倍にして1464 m/sと修正できます。これは、彼らが報告している1458 m/sに非常に近い値です。

しかし、このことから何が学べるでしょうか？まず、生の動画ファイルがあれば役立つでしょう。次に、動画分析は距離と時間を計測するだけよりも優れています（ただし、速度を簡単に説明する動画であれば問題ありません）。最後に、ガラスは驚くほど速く割れます。

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