等弾性

工学において、等弾性とは、一方の端での物理的な動きを隔離し、もう一方の端で同様の動きが発生するのを最小限に抑える、または防止する構成で配置された弾性部品と引張部品 (バネと滑車) のシステムを指します。このタイプのデバイスは、広範囲の動作にわたって角度方向と荷重支持を維持できなければなりません。

等弾性システムの最も顕著な使用例は、ステディカムの支持アーマチュアで、映画やビデオカメラをオペレーターの動きから分離するために使用されます。ステディカムのアームはすべて、スプリングランプに似た方法で動作します。各アームには 2 つのセクション (人間の腕に似ており、人間の腕のようにラベル付けされています) があり、上部と前腕セクションは両方とも、対角線の等弾性ケーブル プーリ スプリング システムを備えた平行四辺形で構成されています。等弾性システムは、カメラとステディカムスレッドの重量に対抗するために張力がかけられています。この張力により、カメラとオペレーターは垂直方向に、互いに独立して移動できます。たとえば、オペレーターが走ると、体の跳ね返りがスプリングによって吸収され、カメラが安定します。アームの両端にはスプリングのないヒンジもあり、水平面内で曲げることができます (スプリングランプではなく、肘のように)。

等弾性システムの仕組みを理解するには、まずバネの仕組みを理解する必要があります。フックの法則によれば、バネの張力（弾性力）はバネの伸びに比例します。つまり、バネに重りを吊るすと、重りはバランスポイントを中心に単振動します。重りがバランスポイントより上にあるときはバネの張力が低下し、重りは重力によって落下します。一方、重りがバランスポイントより下にあるときはバネの張力によって上方に引っ張られます。

ステディカムに単純なスプリング システムを使用すると、オペレーターが垂直に移動するにつれて、カメラは単振動運動を起こし、上下に跳ね上がります。この傾向に対抗するために、等弾性システムが採用されています。

使用されるスプリングは、弾性係数が高く、大きくて硬いスプリングで、非常に張力があります。次に、複合滑車システムを使用して、スプリングによって発揮される大きな力を、たとえば 5 分の 1 に分割し、滑車システムから出るケーブルの張力を中程度にします。ただし、最も重要なのは、ケーブルが引き込まれたり引き出されたりしても、スプリングの伸びはその距離の 5 分の 1 だけ変化するため、スプリングの張力はあまり変化しないということです。その結果、スプリング滑車システムは、広範囲の動きにわたってケーブルにほぼ一定の張力を生み出すことができます。

等弾性システムによって及ぼされるほぼ一定の力は、カメラとマウントの質量にかかる一定の重力に対抗するために、ステディカムのアーマチュアに使用されています。その結果、カメラの重量は垂直方向の動きの全範囲にわたって張力によってほぼ正確にバランスが取られるため、オペレーターが垂直にジャンプしても、カメラは慣性により垂直位置を維持し、アーマチュアの角度が異なるだけでバランスが保たれます。

その結果、例えばオペレーターが道路から縁石に足を踏み入れたときなど、カメラは移動後に「バランスの取れた」位置まで跳ね上がることはありません。これにより、カメラはオペレーターの動きからより隔離され、独立することができます。オペレーターは、必要に応じてカメラを意図的に上下に動かすことができます。しかし、実際には、カメラオペレーターは、アームが完全に等弾性ではない方が、カメラが快適な操作高さまで自然に上がるのが好ましいと考えています。スプリングが張られているため、これは非常にゆっくりと跳ねることなく起こり、カメラの動きの滑らかさが維持されます。」^[1]

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