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【間違いだらけ】飛行機が飛ぶ仕組み。重い機体が浮く理由【揚力】【ベルヌーイの定理】/How do planes fly.
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- Опубліковано 19 сер 2024
- 日常に潜む不思議を科学的に理解することで科学が好きになれます。
今回は飛行機が飛ぶ仕組みを解説します。間違った説明にも関わらずグーグル検索Topに出てきたり、まことしやかに書かれているので正しく理解しよう。ゆっくり解説。
飛行機、飛ぶ、揚力、ベルヌーイの定理、圧力、気圧
#ゆっくり解説
#物理
#科学
#ベルヌーイの定理
翼の断面形状で飛べるなら、曲芸飛行で宙返りしたらアッとい間に落ちると思いますが
特別なワザがあるのでしょうか、簡単に宙返りできるとは思いませんが水平に飛んでますよね
コメントありがとうございます!全てを説明すると翼形状以外にも翼全体を空気に大して斜めに当てる迎え角をつけるやり方でも揚力を得ています。背面飛行しているときでもこっちの揚力を得て飛んでいます。流速差をつけて揚力を得ていることは変わりませんが簡潔に説明するのが難しく動画に盛り込むことができませんでした。
@@user-dj9ku7vv5r 板で飛んでるラジコン動画あるよね あれが成立しているのは迎角で推進力の一部を上向きの力にベクトル変換している。ただ空気の流れがスムーズではなく板の後端で渦とか乱流出るので翼断面が最適解なだけ。
ブレンデッドウィングボディ (Blended Wing Body, BWB) もそう。
気圧に言及しない説明など木を見て森を云々だし、同時に到着しようとする力が働くのは間違いない。翼型には対称もあるよw
エレベーターを当てるんですよ！
@@cccp159
UA-camには、必ず一人は登場する。
40年も前に航空工学科で学びました。
確かに風洞実験を基準に考えると、同時到着説には、疑問も浮かびますが、実際には、翼の方が動くので、同時到着でないと、真空化するのですね。もちろん誤差があるから、それが渦になるのですが。
それに、飛行機の翼は、翼型よりも、迎え角による揚力の方が大きいので、それらを分離せずに説明してるので、グダグダに感じますね。
同時到着しない場合、機体が加速した瞬間は流速の遅い側が一時的に真空になるが、定速飛行に戻れば速い方も遅い方も連続しているので真空状態にはならんでしょう。ただし、出会い部分では、早く分離した気流と遅く分離した気流が同じタイミングで合流するということになります。
実は後端で下面の空気が巻き上がってちょっとだけ上面後端に這い上がってくるという説も聞いたことあります。
そこが揚力を生むのだとか。
となると同時到着は後端ゼロ地点ではなくて、そこから上面をちょっと後ろから前に這い上がったところという事になりますね。
何を学んだんだか、、、
オープンな空間なのになんでちょっと流れただけで真空?
@@shinjiino6270 実際には、翼の後端で空気は下に押されてます。
要するに、上側の空気が薄くなりつばさを引っ張る、上側に。って、これ古代から、少年サンデーに載っていた。(w.)
流速に差が付く説明が間違ってるだけで、ベルヌーイで揚力を説明する理屈自体は変わってないから【間違いだらけ】と言うのは動画受けを狙いすぎかなあ…
コメントありがとうございます!同時到着説がわりかし広く広まってるって意味でした。過剰に目を引くようなタイトルにならないよう気をつけます。
確かに。「間違いだらけ」は間違いですよね。タイトルが間違っていると動画の信憑性が下がって、答えを知っている視聴者は戻ってこない気がする。否定すべきところは同時到着説だけじゃないかな。圧力差で揚力が発生するところは同じだし。
@@user-dj9ku7vv5r風洞実験からの説明だからじゃない？…
@@takashike そもそも、静止流体中を進行する翼型の上下の流体はそこに留まろうとする性質を持つのだから、同時到着論が間違いでない。地上視点で見るか、翼型視点で見るかの、座標系の取り方の違いじゃね。
@@SSKT 同時到着論が正しいのであれば、座標系によらないはず。上側と下側の距離がゼロになるということなのでふが、距離は座標系に依存しません。もう少し良く考えよう。
ごめんなさいね。ベンチュリ効果で説明するのはちょっと難があると思います。
常に翼には迎え角があること。それにより上と下で距離の差ができてそれを埋めるように翼後縁に出発渦が発生する
その反作用で翼周りの循環渦が発生する
翼上面では循環渦の流れと全体の空気の流れが同じ方向を向くから加速される→ベルヌーイの定理が働く→静圧が下がる
翼下面では循環渦の流れと全体の空気の流れが反対の方向を向くから減速される→ベルヌーイの定理が働く→静圧が上がる
これだと背面向いていてもただの板でも揚力は効率が悪くても発生することが説明できるし、対象翼型でも揚力が発生することが説明できる
ただわかりやすくって言うのが難しいですね。
この解説、一番重要な翼の向かえ角が抜けてる
基本的には、翼の断面の上面が湾曲してるどうのこうなんてドーでもいいです
（翼形は二次的なもので、効率よく飛ぶための工夫でしかありません）
飛行機は、一枚板でも飛びます
進行方向に少しだけ迎え角を付ければ、ニュートンの作用反作用の法則で受け向きの力が発生します
だから宙返りの状態で水平飛行ができるのです
この時パイロットは宙返りの状態で進行方向に対して翼に迎え角が出来るよう操縦稈で操作してます
（従来の翼型の断面を用いてベルヌーイの定理で飛行機の飛ぶ理由を説明するのは間違いです
これでは宙返り状態での水平飛行の説明が付きません）
逆に考えると一部の翼型(クラークY)では迎え角が無くても飛べると言えますよね。
不思議ですね。
クラークY翼でも迎え角は付いてますよ。そもそも実機では正真正銘のクラークY翼機は存在しませんけどね。
飛行機の免許持ってるを人ならだれでも解ってる事ですが、「飛行機の操縦＝迎え角の操作」と言えます。
パイロットは水平飛行でも速度に応じて、その速度に適正な迎え角を操縦稈とトリムで設定して飛んでます
水上アクティビティのウエイクボードと同じですね。
停止していると沈んでいますが、モーターボートで引っ張られるとボードが水を押し退け、その反作用で水上に浮きます。
ボードの上には水は無いので、流速の違いと圧力差は存在しません。
@@user-nc7jd7xr3o「 実機では正真正銘のクラークY翼機は存在しません」は明らかな誤りです。
en.wikipedia.org/wiki/Clark_Y_airfoil
Wikipediaにいくつも実機のクラークY翼機が載っています。
あと「効率よく飛ぶための工夫でしかありません」と言ってしまうと、翼型自体は揚力を発生せず、揚力のためには必ず迎え角が必要という風に捉えることもできてしまうので良くないように思います。
www.sjsu.edu/ae/docs/project-thesis/Blackwell.S11.pdf
この論文のp.109(pdf166ページ目)のFigure 6.20を見ると迎え角が0度でも上面を流れる気流のみ加速しています。
気流速度が149.64 ft/s(約89kt)となっているので実機の飛行速度として十分です。
やはり「上面が湾曲してるどうのこうなんてドーでもいいです」というのは間違いじゃないですか？
どうでもよかったら迎え角無しに揚力が発生することと矛盾してしまいます。
@@yoshinoris_5 一番わかりやすい説明ですね。
上の空気が絞られる？
上はガラガラなので、押し上げられはするが、絞られはしないと思います。
実は翼の上下を空気が流れてるのではなくて、止まった空気の中を翼が切り裂くように進んでるというイメージも大事だと思います。
分かります。ようは止まった空気の中を翼が切り裂くことで上下に圧力差が生じて揚力が生じるわけだから、速度と翼面積が重要なわけですね。
逆に空気が向かってきていてもいいわけで、強い向かい風だと羽ばたかなくてもホバリングみたいに浮いている鳥もいるから、空気と翼の速度差が大事なんでしょうね。
その通り。動画の説明も誤り。なぜならペラペラな平板でも飛べるから。
翼が上面の空気と下面の空気を一切乱さず前進すればよいわけで、浮いているのではなく空気の上に乗っかているだけ。
空気は個体と違って流体なので、止まった状態では翼が重荷で下に落ちるとき翼下面の空気が移動し上面に流れ込む。これを「剥がれ」と称しているが分かりにくい表現。
前進することで上面への流れ込みを防ぎきれれば浮いていられる。
それができる理由は流れ込むには時間がかかるから。なぜ時間がかかるのか。それは空気に「粘性」があるから。飛行機がが飛べるのは粘性のおかげ。
@@moonrose5944さん なるほど。
沈む前に足を出しちゃえば走れちゃうって言う水面走りみたいな感じですね！
@@moonrose5944
分かりやすいわ。こういう説明をきちんとできる人好き。
確かに、模型飛行機ならベニヤ板をそのまま翼にしたようなのでもちゃんと飛ぶし
上下のふくらみがまったく同じ対称翼型なんて物もあるがもちろん飛べる。
上下の経路の長さの違いなんてのは本質ではないのだ。
迎え角が大事。
船の舵のように単なる平板でも流体の中で角度を付ければ斜めに進んでいくようなものだな。
ちょっと理解できなかったのですが、翼の上の部分で空気の流れが絞られるなら、その部分の圧力は増加するはずです。流れが早くなってベルヌーイの定理で圧力が減る効果を、若干弱める効果になると思うのですが。
同感です。絞られるっていうのがね。ホースの水は、出口で絞られて圧力が高くなりますから。つまり、例えが、流速が速くなる原理がちがうのですよ。
自分もそこで「え？」ってなった。
絞られた後、翼の後ろの部分で圧力の開放（流速による圧力の低下）させてるんじゃない？
翼断面形の一番分厚いピークの部分を過ぎたところで翼表面からはがれようとする空気の流れがぎりぎり剥がれないところで負圧が生じて機体を持ち上げる。この力が一番強いと思うのだが。
そして翼は後ろ側を持ち上げようとする力で常に後ろが持ち上げられるねじれの力が働く。
自分もそう思ったけど動画に沿って無理矢理考えると、
図の左肩の絞りは翼に直接当たって圧力が上がるのではなく、その前方（最初に空気に当たる所）で跳ね上がった空気が上部の空気を押して圧力を上げるとか？
正面から強風が吹いてて、建物の角手前で無風スポットを見つけた感じ。（伝えるのが難しい）
揚力曲線を見ると､これだけではなく迎え角も大きな要因と思います。
迎え角は当然大事だが、それを強くしすぎると今度は水平飛行の邪魔になる。つまりそのために翼にはフラップがある。
@@moon_XLV 翼を厚くしたら抵抗が増えるし、薄くしたら失速しやすくなります。
つまり、この翼断面は失速しにくくするためのもので、揚力を発生するためのものではないです。
空気は前縁の真ん中から上下に分離し、翼底面に誘導されますので、水平に見えるけど実は迎え角が付いてます。
@@moon_XLV
基本的に、主翼の迎角による空気の偏向の反作用が、揚力の大きな部分を占める
主翼の迎角とエンジン取り付け角の関係は通常の飛行機では固定されているから、フラップを出す事はエンジン推力ベクトルに対する主翼迎角を増やして、偏向角を増やし反作用を増やしている事になる
主翼迎角＝偏向角が増すと抵抗も増えるが、エンジンパワーがあり推力が十分にあると揚力が増すから、遅い速度でも失速しにくくなる（が当然、フラップを大きく張り出すほど、エンジンを強く吹かす必要がある）
👀
厚みの無い紙飛行機の翼でも迎角により揚力を発生し、飛ぶことはできます。
いわゆる翼断面形状は抗揚比を良好とするためのもので、揚力発生の主要因ではありません。
バックスピンの効いたボールや円筒では上側の流れが速くなることから前部では空気を押し上げることになりますが、翼前縁で空気を押し上げるから上面での流速が上るとの説明は、因果関係が逆でしょう。
翼の形状によるだけでなく、単なる板状の翼であっても仰角があれば揚力が発生する。
推力があり、前方から来る層流を偏向させれば、反作用の力が揚力に見える浮力の源泉になることに、疑いの余地がないな
👀
全然関係ないところに次のコメントを載せること申し訳ありません。2024年1月24日ショート動画「クイズ!!地球トンネルの重力は？」にて別アカで次の質問をしたところコメントを非表示にされました。このアカウントも非表示にされる可能性があるため、こちらにコメントを残させていただきます。 1/2
以下質問内容
(i)
…？
これは間違っていませんか…？
(ii) ((i)の返信欄に続けて(ii)を書きました)
この赤丸の質量分の重力になる
→
この部分はほぼそう言って良さそうですが、これだけでは「地球の中心に向かってトンネルを掘った時、重力は小さくなる」とは言えないのでは…？
動画中では言っていないだけで、「この赤丸の質量分の重力になる」時、「地球の中心に向かってトンネルを掘った時、重力は小さくなる」と言える様な条件が実は設定されている感じでしょうか？どのように考えてこの結論に至ったか気になりますね…
(iii)
質問です！
「この赤丸の質量分の重力になる」時、「地球の中心に向かってトンネルを掘った時、重力は小さくなる」と言えるのは何故ですか？(簡単な式等も示していただけると嬉しいです)
2/2
翼の上と下は同じ量の空気が通過します。その一瞬翼の表面にある空気の粒の数は上も下も同じです。しかし翼表面に触れている空気の粒の密度は表面積が大きい上側の方が低くなる。そう考えると上側の方が圧力が低いような気がしてくる。
であれば、進んでなくても浮いてられることになる。
「飛行機が飛ぶ仕組み」として、このベルヌーイの話を初めて聞いた子供の頃、まったく納得いかなかった。何に納得いかなかったのかと言うと、「その前に、羽が上向きに傾いてるよね。平べったい板でも飛ぶよね？ おじいちゃんの手作りの竹とんぼでも飛ぶよ！」という事。その部分は無視ですか？と。
問と答がズレている。ベルヌーイ云々の話はあくまでも「羽がこの形状になっている理由」でしかなく、「飛行機が飛ぶ仕組み」ではない。飛行機が逆さまになって飛ぶ「背面飛行」という曲芸のような技が実際にある。
もちろん実際の飛行機で最適解を求めれば羽はこの形になっていくのだろう。しかし、根本的な「飛ぶ仕組み」と、現代の航空機の速度や効率を含んだ話は別。この "上と下で距離が違う形" の羽だから飛ぶのではない。ライト兄弟の飛行機は布の羽だった。
ラジコン飛行機から取り外した翼を扇風機の風に当てたり、手に持って振り回したりしたことがありますが、迎え角なしでは全く揚力は発生しませんでした。
ラジコン飛行機の胴体の重さを勘案すると、手に持って感じられない程度の揚力では飛行は不可能です。
逆にわずかでも迎え角があれば確実に揚力を感じたので揚力の本質は迎え角だと思います。
翼型だけで揚力が発生するという説は誤りだと思っています。
例えば離陸滑走中に翼を完全に水平に保つように昇降舵をコントロールし続けていたら、おそらくいくら速度を上げても機体は浮かないだろうと思います。
動力飛行だけでなく滑空でも事情は同じです。
滑空での進行方向は前方斜め下方向です。
翼がほぼ水平の状態で進行方向に対して、わずかに迎え角をとった姿勢になるため揚力と重力がつり合って機体は前方に進みながら、ゆっくり沈下します。
もしも斜め下の進行方向に合わせて下げ舵をとり続けたら機体は徐々に下を向き、やがて真下を向いて急降下するでしょう。
急降下状態から上げ舵をとると揚力が発生して機体は水平に近い状態に戻ろうとします。
やはり揚力の本質は迎え角だと思います。
仰角によって後方翼端に循環（自由渦）が発生し、その反力として翼の周りに反対方向の拘束渦が出来る。渦の力は翼の上面では進行方向後ろ側に向かうベクトルとなって、下側では後ろから前に向かうベクトルになるために、翼の上面では空気の流れを加速し、下面では空気の流れを遅くする。これによって上面の流速が早くなるから気圧が下がり揚力が生まれる。翼の断面形状は、何が効率が良いかと言うだけの話で鳥の羽より大きいくらいになると流線型が効率が良いけど、トンボくらい小さい羽なら流線型より平面に近いほうが効率が良い。
今一つ理解できません 2：56の図の上の線があるなら下にも線があるはず とすればしたでも流速は増すはず すると前側では上向きの後ろ側では下向きの力が発生 昔ならった右回りの渦理論に近くなってしまうけど
子供の頃から飛行機の飛ぶ仕組みがなんとなく納得いかなかった時に読んだ本に
「ジェット機の飛ぶ力は.前方から翼の底面に当たる風圧で押し上げる力50%、エンジンの噴射圧25%、翼の効果25%」
と書いてあったのを見て「あぁやっぱり翼の効果だけであれほどの浮力が生まれる訳無いよな」と思った記憶がある。
同時到着なんて初めて聞いた
自分の認識は間違ってなかった
模型飛行機の知識ですが、前の方がおっしゃってたように下面が平らで上面が湾曲してる翼型でも背面飛行できますし、確かに翼型のないまっ平の板でも飛行できますね。
スチレンペーパーを丸く切ってプロペラ付けてラジコンを飛ばしたことあるけど、翼型なんて無くても迎え角があれば何でも飛びます。ベルヌーイの定理だけでは説明できないかと。
この動画ではベルヌーイの定理の部分だけ説明されているのだと思います。飛行速度が遅い時は迎え角を取って揚力を稼ぎます。ただしフラップを展開するのどの低速ではないとします。極端な例、凧が上がるのは迎え角のせいですよね。
迎え角もベルヌーイの定理あってこそだけど。失速のメカニズムは分かる？
👀
空気は動かずに翼が前進しているモデルを考えると空気は翼の形状に沿って上下にだけ運動しているようにも思え、上下に引き裂かれた空気は翼の最後で同時に合流するような気がします。
だからなんで同時?
レーシングカーで利用されている「グラウンドエフェクト（地面効果）によるダウンフォース（負の揚力）の獲得」の場合、流れる空気を絞るための「対象としての地面」があるので、霧吹きのようなベンチュリ効果が発生することを理解できるのですが、「空気を絞るための対象のない大気飛行」でなぜ空気が絞られるのか、お教え願えますか。
>空気を絞るための対象のない そうそう、これはいい質問だ。仮に流体を水に置き換えてみたら、つまり空中ではなく水中の翼だったら、どうなるだろうか? って話。
答えを言ってしまうと、無限に深くても実は揚力は発生する。
@@torotorotonarino9652 さん その答えの理由を知りたいと思いました。たとえば、板のような目に見える天井のない大気中を飛行する際も、翼の上面に“ほぼ無限”の大気が“重層”的に存在するために「壁」となり、流れる空気を絞る、という理解でよいでしょうか？（水中も同様に。）
@@user_eksz 上っ側も下っ側も無限の自由空間なのになんで「絞られ」なきゃイカンのよ、ってことだと思うが。翼が上下対称でも何もないときより流速は上がり静圧は下がる。上下対称翼形・迎え角ゼロなら揚力は正負平衡してゼロになる。翼断面の上下どっちか少しでも膨らせば、そっちだけ流速は上がり静圧は下がり、静圧の低い方に翼は引っ張られる。翼の下面がより膨らんでるなら地面があろうがなかろうが「負の揚力」。上面が膨らんでれば「正の揚力」っていうだけのこと。なお、「グラウンドイフェクト」という用語は本来地表の影響で揚力が三倍くらいになることをいう(これを利用したロシア産通称「カスピ海の怪鳥」というのがいる)。F1のは俗語に近い。
@@torotorotonarino9652 さん なるほど。「絞られる」という言葉をそのまま日常物理的に捉えてはいけないのですね。翼面の上下の膨らみの比較による「静圧の正/負の関係が揚力」と理解しました。ありがとうです。
そのための断面の形だよ。大気の中を翼が動けば、翼を中心に上下で圧力差が産まれる形状だよ。だからエンジンが止まれば墜落するよ。翼で揚力を得るためにはそれなりのスピードで翼に風を当てて圧力差を人工的に作る必要があるからね。簡単な実験をしよう。下唇のところにティッシュを持ってきて、思い切り口から息を吹いてみよう。重力によって下に垂れていたティッシュが風の勢いで持ち上がっただろう。これは風でテッシュの上の気圧が低くなり、下が高い状態になったので、ティッシュが気圧の低い方に持ち上がったのだ。この上が低気圧、下が高気圧の状態を作るのが翼の断面形状だ。
ちょっと違う。
高速で空気中を移動する「迎角が付いた翼底面」に当たった空気が下向きに方向を変えられた反作用（機速が速いので、偏流空気量は膨大になる）が最も揚力を発生させている。 エンジン出力を上げ機速を上げると偏流される空気量が大きいので機体はほぼ水平でも十分な揚力が得られる。
逆に、機速が遅い場合は偏流される空気量が小さく揚力も小さくなるので、より機首上げ状態にして翼の迎角を大きくさせ空気を大きく偏流させる必要があるし、上向きの機体にかかる空気抵抗も莫大になるのでエンジン出力もその分上げないと失速する。
翼型は上面が膨れ上がった物が「上下面の気圧差効果」でも揚力に寄与できるが、上下対称型であっても飛行できる位の揚力は余裕で発生するので、「背面飛行を多用するアクロバット機」などは上下対称型も採用されている。
横にした紙の上側に息を吹きかけると紙が持ち上がりますが、流速が速くなって圧力が下がったってことですね。
この時下側は何もしていないから同時到着は必要ないってことも解ります。
やっと頭の中が整理できました。ありがとうございます。
いくつか違和感がありましたので、お目汚しのコメント失礼します。
先ず始めに、私がこの分野の教本を手にしたのがもう30年ほど前になりますので私も間違ったことや不確かなことを書いているかと思います。しかしあまりにも違和感を感じることの多い動画だったため、たまらず書き込ませていただきました。
先ず最初の違和感は同時到着理論を嘘と断じてその解説として風洞実験の理論を出している点です。
飛行機の翼型による揚力発生メカニズムは
①風洞実験のように翼が固定され大気が動く場合
②静かな大気中を飛行機が通過するように大気が静止状態で翼が動く場合
このような二通りの系での原理解説がありますよね。
もっと詳しく言うと翼回りに発生する循環層を用いた説明、大気の粘性による説明など細かい理論も絡み合ってますがそこまでは触れず置いておき、大前提としてこの二通りの系があったはずです。そして私の知る限り、同時到着理論は②の系における揚力発生のメカニズムを解説すために使われていた理論だったはずです。
主さんの解説は①の風洞実験の系で使われてる理論ですが、それを②の系に当てはめて同時到着理論は嘘だと結論付けてませんでしょうか。異なる系において使われてる理論を一緒にしちゃってるような違和感を覚えました。
次の違和感ですが、例えに出てきたホースです。
①の系における揚力発生のメカニズムは仰る通り、動いてる大気が狭い通路を通ることにより流速が上昇し陰圧が生じるものだとは思うのですが、それをホースを絞ることに例えてるのはそもそも原理が違うように思えて違和感がありました。
動く大気が狭い通路を通る際に流速が上がる原理は、流体物(空気)の連続性による解説がされてれるはずで、よく川幅と川の流れの速さの関係で例えられてることが多いかと思います。川幅が狭い所だと流れが早くなり、川幅が広い所では流れが緩やかになることで連続性が保たれているという理論だったはずです。一方、ホースを絞ることで流速が早くなる(遠くへ飛ぶ)というのは源泉からの圧によるものであり、流体の連続性の理論とは関係がなくもないですが、関係性が低いのではないでしょうか。
そして最後、三つ目の違和感ですが、最初の圧力を押しくらまんじゅうの絵で表現している点です。
そもそも流体力学における圧力のイメージはそういうのじゃなくないですか？
押しくらまんじゅうの圧力のイメージはどちらかというと古典力学的な、粒子の運動エネルギーや密度に由来する圧力を表現したものであり、流体力学における圧力のイメージはそれとは全然違うかと思います。(かといってどのようなイメージかと言われるとものすごく難しいんですが、、)
いくら「ざっくり解説」とはいえ、分かりやすさを重視するためにここまで説明が少なすぎる、チグハグな例えが多いのも考えものではないでしょうか。タイトルにある間違いだらけって表現も視聴数をあげるための誇大表現を感じましたし、実際に中身をみたら解説も不完全で、ちゃんと指摘しようにも今さら倉庫の中の流体力学教本をとってきて自分の知識をイチイチ見直してから指摘するのも億劫なので、このようなフワっとした指摘コメントになってしまい、見てる方には不快な思いをさせてしまい大変申し訳ないのですが、あまりにもな動画内容だったのでたまらずコメントさせていただきました。
一番しっくりくる反証でした。
航空機の場合動いてるのは主翼のほうなのだから、同時到着でないと翼端で渦が発生して抵抗になるだけですよね
そして現実には迎え角を大きく取り過ぎると気流剥がれ→失速、という事が起こる。だから大気の粘性も必須の条件。
（動画主さんの解説のメカニズムだと迎え角をいくら大きく取ろうと失速しないですよね）
何言ってんだこの動画…と思ってたら他コメにもある風洞実験というワードを見て何となく合点がいきました
全然関係ないコメントに次の内容のコメントを載せること申し訳ありませんm(_ _)m
次新しい動画が出たら、その動画のコメント欄に
『2024年1月24日のショート動画「クイズ!!地球トンネルの重力は？」にて質問させていただいております。「ざっくり科学的に理解する」というコンセプトは理解しておりますが、どうしても疑問な点がございますので、ご回答いただけますと幸いです。』
とコメントする予定です。
先日、別のアカウントで私が動画の内容に対して3つコメントしたところ、そのアカウントでのコメントは非表示となりました。
もし時間が経過しても最新動画に私のコメントがなく、このコメントが消されていたら、私のアカウントは非表示にされたということです。
以下私のコメントをまとめたものです。
----------
2024年1月24日のショート動画「クイズ!!地球トンネルの重力は？」にて
(i)
…？
これは間違っていませんか…？
(ii) ((i)の返信欄に続けて(ii)を書きました)
この赤丸の質量分の重力になる
→
この部分はほぼそう言って良さそうですが、これだけでは「地球の中心に向かってトンネルを掘った時、重力は小さくなる」とは言えないのでは…？
動画中では言っていないだけで、「この赤丸の質量分の重力になる」時、「地球の中心に向かってトンネルを掘った時、重力は小さくなる」と言える様な条件が実は設定されている感じでしょうか？どのように考えてこの結論に至ったか気になりますね…
(iii)
質問です！
「この赤丸の質量分の重力になる」時、「地球の中心に向かってトンネルを掘った時、重力は小さくなる」と言えるのは何故ですか？(簡単な式等も示していただけると嬉しいです)
@@user-vf4xd4wg7y
(i) あってるのかる
→ ご安心下さい、あってます。
このショート動画の内容は高校物理でよく問題としてだされる地球トンネル単振動運動問題となっております。
(ii) 重力が小さくなるとは言えないのでは？
→ そうですね、全方向に引っ張られて、それらの力が打ち消し合って、結果的に重力が弱くなると表現するのが正しいのかもしれませんが、端折って重力が弱くなると表現してると考えれば問題ないかと思います。
(iii) なぜ重力が小さくなるのか
→ これ疑問ですよね（笑）高校物理でも前提として「トンネルの内部に入ると外側からの力は無視されるものとする」ってサラッと流されてますからね（笑）なんでやねん！って思いますよね。
結論から言えばアイザック・ニュートンの定理の中に球殻定理ってのがあるのですが、それによると質量をもった球殻の内部は無重力になるそうです。
なので、地球にトンネルを掘るとその内側にある小球と、外側の球殻に分解できて、外側の球殻からの万有引力は球殻定理により無視できるってのが正確な表現ですかね
@@user-su9wx5ze2f
すみません、通知が行ってなさそうなので改めて返信いたします。
すみません、通知が来ておらず気づきませんでした。
もし私からのこの返信も通知が行ってなかったらすみません。
ご安心下さい、あってます。
このショート動画の内容は高校物理でよく問題としてだされる地球トンネル単振動運動問題となっております。
→
「ご安心下さい、あってます。」の部分は同意しかねますが、高校物理でよく問題としてだされる地球トンネルの問題は存じております。
「ざっくり科学的に理解する」というコンセプトは理解しておりますが、「地球の真ん中に向かってトンネルを掘った時、重力の大きさはどうなる？」という問題に対し、高校物理でよく問題としてだされる地球トンネルの問題を当てはめるのは、さすがにざっくりと言うには乖離し過ぎているかと(トンネルに落ちたときの挙動や、反対側に出るまでの時間の概算とかならまだ分かるのですが)…
そうですね、全方向に引っ張られて、それらの力が打ち消し合って、結果的に重力が弱くなると表現するのが正しいのかもしれませんが、端折って重力が弱くなると表現してると考えれば問題ないかと思います。
→
いえ、私はそんなに細かいところに関しては、今のところ指摘していませんね…
密度分布が球対称であれば、地球中心からの距離rにある質点に働く万有引力は、 r より外側の質量の影響はちょうどうち消し合い、rより内部にある質量についてのみ考えればよいというのは存じております。
ここに関しては私の質問内容を見返して欲しいのですが、『この赤丸の質量分の重力になる→この部分はほぼそう言って良さそうですが』と投稿者に同意していますね…
これ疑問ですよね(笑)高校物理でも前堤として「トンネルの内部に入ると外側からのカは無視されるものとする」ってサラッと流されてますからね(笑)なんでやねん!って思いま すよね。
→
私の質問内容を見返して欲しいのですが、『この赤丸の質量分の重力になる→この部分はほぼそう言って良さそうですが』と投稿者に同意していますね…
ですので「トンネルの内部に入ると外側からのカは無視されるものとする」という部分に関しては特に意見は無いです。
結論から言えばアイザック·ニュートンの定理の中に球殻定理ってのがあるのですが、それによると質量をもった球殻の内部は無重力になるそうです。
なので、地球にトンネルを掘るとその内側にある小球と、外側の球殻に分解できて、外側の球殻からの万有引力は球殻定理により無視できるってのが正確な表現ですかね
→
補足ありがとうございます。
しかし、これに関しては私の質問内容を見返して欲しいのですが、『この赤丸の質量分の重力になる→この部分はほぼそう言って良さそうですが』と投稿者に同意していますね…
ですのでこれに関しては特に疑問も何も無いです。
以上を踏まえたうえで、@user-su9wx5ze2f 様が勘違いされていそうな最後にした質問をもう一度書いておきます。
(iii)
「この赤丸の質量分の重力になる」時、「地球の中心に向かってトンネルを掘った時、重力は小さくなる」と言えるのは何故ですか？(簡単な式等も示していただけると嬉しいです)
👀
「空気が絞られて」流れが速くなると言うのですが、絞る過程ですでに圧力が高まり、その結果、流れが速くなるのではないか？
なので、最初に力の生じる下方に翼が移動することに、なぜならないのだろうか？実は小学生の頃、学研の「科学」と「学習」か何かの図で説明されているのをで見て、疑問に思ったものです。
今、考え直してみると、実際の浮力は、翼の薄くなる後半に生じると思うのですが、いかがでしょう？
流線型の断面を直線に単純化すると、結局、前方から後方にかけて下がる直線になる。それで、翼の下方の圧が総じて高く、上方の圧が総じて低くなる。
空気の粒子(分子)の動的分布を示して、直感的、視覚的に、説明することはできませんか？
コメントありがとうございます!私の説明した翼の前半の形状によるものは一部で迎え角からくる翼全体にかけての空気の流れからくる揚力もあると思います。ただどう簡潔に説明するか考えても思いつかなかったので今回は一部を解説するに留まってしまいました。もう少し勉強して分かりやすい解説を思いついたら第二弾考えてみます。
「圧力」は、翼断面全体にかかっている。静止している間は全部大気圧で、平衡が保たれ揚力はない。翼前進方向に速度を与えると、静圧分布が発生する。単位長さあたりの静圧を方向も含めて翼断面一周分積分すると、迎え角ゼロでも垂直上向きの力になる。
@@user-dj9ku7vv5r 思い付きでやるなよ。似非科学やん。
実際の揚力中心は前より、つまり膨らんでいる辺りになります。
ジェット戦闘機って翼の上下差ってほとんどないようですが、別の理論で飛んでるのでしょうか？ 何かロケットと大差ないように思えるのですがどうなのでしょう？
そうですか？
ロケット→羽根ほぼ無い。推進力だけで飛行＝直進
戦闘機→機体全体が翼＝高機動
だと思いますが
横からではなく上から見たシルエットを見ると旅客機に比べて大きな翼を持ってる事がわかります
@@nisshisio 投影面積ではそうですが、断面を見た時、揚力を発生させるほどの非対称性ってあるのですか？
@@scibatini1771
なるほど
ロケットも戦闘機も推力だけで飛んでるって意味かと思いました
紙飛行機や凧が飛ぶことからわかるように翼全体で風を受けて機体を持ち上げてるから滑空出来てるので翼前端部の形状が全てでは無いです
この翼断面は失速を防ぐためにあります。
現代の戦闘機は、前後縁に電子制御のフラップが装着されてますので、ただの板で問題ありません。
ちなみに、翼は補助的な意味しかなくて、今は胴体だけでも飛行できたりします。
👀
模型飛行機は翼形状が上下対象のモノでも浮きます。
また、ラジコンヘリコプターのローターが断面が上下対象でも浮きます。
実感は翼の角度により、翼下面に受ける空気圧で浮力だ発生している感じです。
最大の効果を発揮しているのは作用反作用の法則ではないかと愚考いたします。
つまり、翼や機体や推力の方向性で下方へ空気の流れを誘導することで翼や機体は上方への反作用を得て、落ちずに飛ぶことが出来る。
風洞実験でも上面が盛り上がった形状の翼は、後方で下方への空気の流れを誘導出来ます。
上下が対称の翼でも迎え角を付けることでもそうなりますし、翼のもげたf15は下方に噴出するエンジン推力だけで着陸します。
これら、後方で下方に空気の流れを誘導する事で反作用を得て、結果空を飛ぶ。
空気の流れが剥離すると失速するのもこの方がイメージしやすいのではないでしょうか？
作用反作用の法則に則っているのは当たり前です。問題は揚力がなぜその強さになるかということです。
上面が盛り上がっているか迎え角をつけることで気流を曲げるという考え方だと、なぜほとんどの翼型で後端がとがっているのかという疑問が生まれてしまいます。
www.sci-museum.jp/wp-content/uploads/2022/11/universe2211_4-9.pdf
の p.8, 9 に書いてある循環を考慮した理解の仕方をしないと、鋭利な後端の謎が解けないと思うのですが、そうでもないのでしょうか？
揚力の渦理論は？
渦理論が一番腑に落ちたのだけど
私もそう思いました。マグナス効果ですよね。
飛行機がなぜ飛ぶのか？
それは、お客様の笑顔に支えられているからさ。
この説明では背面飛行が出来る説明として使えない。「飛ぶだけ」なら翼型は無関係だと思うよ。
平板を使っても飛ぶ事はできます。迎え角を上手く調節すれば揚力を調節できます。
ただ、迎え角の微調節が難しいので翼型を変えて急変し難い様にしています。
いい翼型になれば速度も上げられ低速でも失速し難くなり飛行機としての自由度が上がります。
「飛ぶだけ」の話と「飛行機としての自由度を上げる」話を混同しているから辻褄が合わなくなるよね。
ちょっと惜しい。迎え角を強くした時に空気の剥離が発生しにくい形状なのよ。微調整は関係ない。
翼を上下逆さままたは前後逆さまにつけても飛べるはずだから、断面形状による圧力差っていうの小難しい説明がそもそも吞み込めないです（昔から）。単純翼にが進行方向に対して角度が付いているからというのが、もっとも納得できます。
その通りで、実際は迎角により翼下面に当たる空気の圧力で浮いています。
なので翼形は関係ありません。
翼上面が膨らんでいるのは、揚力を増すために迎角を大きく取った時に、空気が剥がれて乱流を起こすのを防ぐためです。
@@keifu-mz8kzありがとうございます！
逆さまで飛べるならあんな形はしてない
背面飛行というのがあります。@@user-uy3lx5nh3h
全然関係ないコメントに次の内容のコメントを載せること申し訳ありませんm(_ _)m
次新しい動画が出たら、その動画のコメント欄に
『2024年1月24日のショート動画「クイズ!!地球トンネルの重力は？」にて質問させていただいております。「ざっくり科学的に理解する」というコンセプトは理解しておりますが、どうしても疑問な点がございますので、ご回答いただけますと幸いです。』
とコメントする予定です。
先日、別のアカウントで私が動画の内容に対して3つコメントしたところ、そのアカウントでのコメントは非表示となりました。
もし時間が経過しても最新動画に私のコメントがなく、このコメントが消されていたら、私のアカウントは非表示にされたということです。
以下私のコメントをまとめたものです。
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2024年1月24日のショート動画「クイズ!!地球トンネルの重力は？」にて
(i)
…？
これは間違っていませんか…？
(ii) ((i)の返信欄に続けて(ii)を書きました)
この赤丸の質量分の重力になる
→
この部分はほぼそう言って良さそうですが、これだけでは「地球の中心に向かってトンネルを掘った時、重力は小さくなる」とは言えないのでは…？
動画中では言っていないだけで、「この赤丸の質量分の重力になる」時、「地球の中心に向かってトンネルを掘った時、重力は小さくなる」と言える様な条件が実は設定されている感じでしょうか？どのように考えてこの結論に至ったか気になりますね…
(iii)
質問です！
「この赤丸の質量分の重力になる」時、「地球の中心に向かってトンネルを掘った時、重力は小さくなる」と言えるのは何故ですか？(簡単な式等も示していただけると嬉しいです)
この説明は飛行機の翼の形状が半対称の場合ですよね。
ヘリコプターは完全な対称（上下が同じ距離すなわち下側も膨らんだ形状）もあるのですが、その点の解説もお願いします。
上面を強く曲げると距離が長くなって、翼面との抵抗でむしろ流速は下がります。下がり切ってしまうと失速になるので、US-1、US-2などはBLC（境界層制御）というものでわざわざエンジン動力で空気を吹き出して流速を上げる仕組みがあります。
せんせー、一個だけ質問
翼の上側の空気の流速が下に比べてより速くなる理由がイマイチわかんなかったッス
上は羽の形によって空気の流れが絞られます。同じ量の流体を流そうとする太い管より細い管の方が流れを速くする必要ので上の方が流れが速くなります。ホースの先っちょを手で絞ると水の勢いが増すイメージが分かりやすいかもしれません。
@@user-dj9ku7vv5r その説明だとさ、高層ビルの中層階において、窓2枚開けたときと窓1枚開けたときで、建物内に入ってくる風量に変わりがない、だって1枚だけ開けたら風速倍になるじゃん、みたいな説明になっちゃうのさ。だからわからないんだよ。(実はチューボーの時悩んだ口www)
@@user-dj9ku7vv5r 翼の上面はオープンなのでその理屈は成立しません。
タイトルから、「飛行機が飛ぶのは迎角のおかげ」って内容かと思った。 でも翼面の上で経路が長いから流速が速くなって圧力が下がって揚力発生 ここまでセットでベルヌーイの定理だから、これが飛ぶ理由で合ってるのでは？ あと上の空気と下の空気は後端で同時に合流するような気がするんだけど、違うの？ ま、どっちにしても飛行機が飛ぶのはベルヌーイだけでは無理で主に迎角だとは思うけど。
スチレンボードや板状の湾曲していない材料で作ったラジコン飛行機が飛ぶのはなぜですか？
それは迎え角によって風の上に持ち上がろうとする、つまり凧みたいなものじゃないかな
単純に翼の説明ならこれで概ね大丈夫と思いますが飛行機となるとそうではない。ラジコンやってる人は分かると思うんだけどこの翼形状でも背面飛行が出来ます。不思議ですよねｗ 答えはエレベーターをダウンにするんですよ。主翼の圧力差ではなく結局は主翼の仰角や通り抜ける風の向きの影響が大きい。ようするに飛行機が飛ぶのは全体での問題で主翼の形状だけでは語れないのです
怖いのはあの大きな飛行機の翼が靭やかに上下しながら
空を飛んでいるって事ですね。
おおお、では、今度は飛行機が上下逆さまでも飛べる理由も説明ぢてくれ。たのむ
曲芸飛行の背面飛行であれば、単純に「ちょっと上向きに飛んでいるから」という事になります。
気流と進行方向のずれを迎え角と言いますが、その迎え角を発生させれば背面でも、極端な例を出せば90°傾いても飛べます。
凧が飛んでいる様子を思い浮かべてもらえばよろしいかと。
@@niseamaguri おおお、ありがとう。迎え角をつけて揚力を作ってるのですね。機体を少し傾けてるのですね。なるほど。あぁ、ちなみに「なぜ揚力が発生するのか」JALのワークショップが分かりやすかったですわ
ua-cam.com/video/LZHq4n1oCHs/v-deo.html
@@Geeee310 ベルヌーイ派を100%否定してるなw
上面と下面の圧力差が生じるのが揚力になるんだと思ってたが、
翼端で同時に合流するって説があるのは初めて聞きました。
つか、上面と下面にエネルギー差が生じた分が揚力というエネルギーになるんじゃないかな？
実際には重力(引力？)他がかかるから、そんなに単純でないでしょうが。
恐らく翼は曲がっていなくても、まっすぐの板でもベルヌーイの定理は起きてる。
ペーパーグライダーでも飛ぶから。
あれは揚力で浮かんでるわけではないのでは？
@@user-it6nt5jh4l 揚力以外に浮くものと言えば磁力とか謎の宇宙パワーしかないです🤣
@@bbmlukastudio 重箱でスマンが浮力もある。
オープンな場所でベルヌーイは成立しない。
ベルヌーイを持ち出すから変なことになるような気がする。
ベルヌーイは流速が変わると圧力が変化するという話だが、
翼の揚力は、流速は一定で、ただ気流の断面積が変わると圧力が変わる、というだけのことなのではないだろうか。
もちろんベンチュリ効果のように囲われた管の中での話ではないので、そこまで厳密に効くものではないだろうけど
オープンな空間の中でも斜めに置かれた板の両面で、気体の慣性と粘性で局所的に圧力が増減する効果が揚力となるのだろう。
2:50 流れを絞ったときに翼は下方向の反力を受ける（ホースを絞る指に力を入れ続けなければならないように）
と思うのですが、それよりも圧力差による上方向の力が勝るということでしょうか？
単純に主翼が空気を押し下げた分が揚力となるとして、電動模型飛行機を設計してました。作用反作用の法則ですね。
結果的にそれであってると思う。
翼断面形に関係なく、ただの板でも適切な迎え角があれば揚力は発生する。
極論コンパネでも畳でも飛ぶ。
主翼先端の曲げは空気が上面にきれいに層流を作るためと解釈しています。下面はいやでも空気が当たるので平面でいいのです。上面の空気はきれいに主力に沿って流れて下に吹き降ろされることで揚力になり、下面は主翼にあたって必ず吹き降ろすので揚力になります。空気の流れがはがれる失速は上面の層流が壊れることから始まります。
主翼の先端を曲げるというのを上向きに曲げているウィングレットのことなら上面の層流化とは異なります。
下面の高圧流が上面の低圧側へ巻き込まれる動きが主翼直後で渦となり、それによって抵抗が発生します。
この渦が翼端渦と呼ばれ、この渦の生成に伴い発生する抵抗が誘導抵抗(または誘導抗力)と呼ばれます。
渦の発生と抵抗を軽減するのがウィングレットの目的です。
@@niseamaguri 前縁と言うべきでしたね。翼断面の前縁の膨らんでいる部分のつもりでした。
@@axxx300 確かに前縁の曲線(曲面？)なら納得です。
あの部分はそれ以降の流れのほとんど決まりますからね。
下面の空気は必ず吹きおろすのはなぜですか？
クラークY翼なら迎え角がなくても揚力を発生できるそうですが。
ua-cam.com/video/rCpZpKZLz14/v-deo.html
風洞実験の様子を見ると下面の空気が下げられているのは翼からある程度後方に見えます。
本当は主翼が吹きおろしているのだけれど下がるタイミングが主翼後端に達した直後ではないとするとどのような理屈によるものでしょうか？
ご教示お願いします。
@@2Ranch もちろん、必要とする揚力に応じて迎え角をつけるのは当然です。風洞実験では空気のベクトルが下方に曲げられていますね。曲げるということは何らかの力が空気にかかったということ。これこそが揚力です。また、上面の空気の流れが壊れて失速も再現されていますね。この場合でも下面の空気はまだ流れていることが分かります。
ちょっと前にこれ単に作用反作用の問題だって言って解決してたが
そもそもベルヌーイの定理だと揚力足りないので浮かないって
飛行機が逆さになって飛べるのはなぜですか？
でも実際には上を通る空気には山条になっている部分からの反作用で空気にブレーキがかかるかもしれないですよね？例えばホースの水はホースを絞ると次第に流速は早くなっていくけどあるところを境目に減速するはずです。なぜならホースの穴を限りなく小さくすると流速は０に収束するはずだからです(液体、気体に粘性がある場合)。したがって、ベルヌーイの定理が成り立つからと言って翼の膨らんでいる方に必ず力、揚力が働くとは限りませんよね。ですからそのための条件を示す必要がありますよね。その条件を定量的に示していただかないと、この理屈だって空気同時到着理論と同程度の間違った説明になってしまいますよ。とくに空気を粘性を持たない流体と近似するとおかしなことが起こるので注意してください。でないと翼の代わりにかまごこつけても飛んでしまうことになるので。
シングルサーフェイスのパラグライダーやハンググライダーはどうやって揚力を得てるのでしょう？迎角での滑空と上昇気流だけで飛んでるのかなぁ？
間違いと言い切るのはどうなんでしょう．間違っていると断じられている条件ですが．翼の揚力説明に関する古典的な流体力学でのラプラス方程式の境界条件，いわゆるクッタの条件を翼上下面の流れの翼端後方での同時到着として表現したかったと擁護することは可能です．言うまでもなく非圧縮粘性なしの流体の簡単モデルを想定しての話です．
まあ，ざっくりとした説明に，そうした条件を加えてみて納得感が増すかどうかは，人それぞれかと．
@@grigri5106 圧力差説は、完全に間違いと言い切ってよい。
翼上下面の圧力差は、翼上面を真空にした場合が理論上の最大値であり、この時の揚力は大気圧と同じ1ｋｇ/ｍ2。
しかし、現実に真空になることはなく、圧力差はせいぜい20％ほどで、さらに旅客機などが飛ぶ成層圏は気圧が1/3～1/4になる。
つまり、得られる揚力は50～60ｋｇ/ｍ2程度になる。
現代の航空機の翼面積と重量（翼面荷重）と比較すると、必要な揚力の1/100程度にしかならないので、物理的に飛行不能であることが一目瞭然。
空気が完全流体（粘性が0）の時も同じですか？
圧力の高低差があるのはわかりましたし、自分も「翼の上の空気が早く進んで、最後に一緒になる」説には、そんなわけないやろ。と思っていました。
ワンチャン、流体の性質か何かで、翼後端では最初は速度差があるけど、速度が上がると流体が引っ張られて翼下の速い空気に引っ張られるような感じで、翼上の空気が速くなるのかな？などと思っていました。
最後の画面で翼の上下で圧力の高低ができるのはわかりましたが、間に大きな翼を挟んでいるのに、高い方から引く方へ動こうとするのが、なんかモヤモヤします。上下の空気が直接触れ合ってないのに・・・
と素人ながらに考えています。
上面の流体と下面の流体が同時到着っていうのは、理解しやすくするための概念的なモノなんじゃないのかな。
流体の授業で教授からは同時到着って習ったけどなぁ。
流体が後方の剥離点から渦を巻くとかいろいろな条件で複雑な動きをしてよくわからない状態なのは教授が知らない訳が無いし。
止まっている空気の中を翼型が通過しますのでその場の空気は止まったままと考えます。後端で合流ではなくもともと動いていません。
しかし翼から見ると空気が動いているように見えます。
この時丸みの付いた上側の方が経路が長いため上側の空気の流速が下側のそれよりも速くなければ後端の上側と下側の空気の位置がずれてしまい静止空気の前提が崩れます。
間違った説明ではありません。
同着したら揚力が発生しません...
また翼の作用によって空気も運動しますので翼が通過したあとは静止空気ではありません
速度差に併せて発生する圧力差によって出発渦や翼端渦がその場に残ります
@@ux-ss6ds @ux-ss6ds コメントの内容から流体力学の知見をお持ちの方と推測いたします。
無限遠の流速の考え方と同じように簡単のために空気は翼周囲にそれとは比較にならない量があり翼の影響は無視できるほど小さいという考え方をします。
実際には仰られるように翼端渦も発生しますし簡略化した分の誤差も出ますが間違った説明ではありません。同着するということは距離が長い翼上側の方が下側より流速が速くなる必要があります。（静止空気を考えていますので翼から見ると翼が通過したときに表面を滑る空気の流速が速い翼上側の圧力が下側よりも低くなります。）
@@user-zz8ir1uc1l
その場の空気は止まったままと考えるとすると、その場の空気は翼を貫通すると考える必要があるように思えますが、違うのでしょうか？
その場の空気が翼の上下に移動できると考えつつ、前後には移動できないと考えるのなら、なぜそのように考える必要があるのかを説明する必要があるように思われますが。
そこの説明を省いてしまうとただ頭の悪い発言をしているだけに思われてお終いですね。
おそらくですが、
>簡単のために空気は翼周囲にそれとは比較にならない量があり翼の影響は無視できるほど小さいという考え方をします。
ということを書いているあたり、もったいぶった言い回しでいかに頭の悪い発言ができるかという挑戦をしているように思われます。
左様でしたら応援いたします。
👀
全然関係ないところに次のコメントを載せること申し訳ありません。2024年1月24日ショート動画「クイズ!!地球トンネルの重力は？」にて別アカで次の質問をしたところコメントを非表示にされました。このアカウントも非表示にされる可能性があるため、こちらにコメントを残させていただきます。 1/2
2:50 イラストのトリック。空気をしぼるには翼の上になんらかのカバーがなければならない。
そうではなく、翼と空気に摩擦があり、強い摩擦で引っ張られ上に引きづられている。
工業高校の機械科で 流体の時間に習いました❗️船の造波抵抗や粘性抵抗とかも(乱流層流とかも)
翼の下面が水平でない（前が後ろより持ち上がっている）のはなぜでしか？
水平にしたらどうなりますか？
チャンネル主さんには悪いけど、これは現在「諸説有ります」状態で、どちらにも肩入れできないなぁ。
諸説あるというのはどの部分のことでしょうか？同時到着論の否定に関しては下記動画で非常に分かりやすく可視化してくれていますので明確です。揚力の説明に何通りか種類があるのは理解しています。
ua-cam.com/video/UqBmdZ-BNig/v-deo.htmlsi=_Se3aDadYaSwmpRh
紙ひこうきの様なペッタンコの翼でも揚力が発生するので、「必ず」上側が先に到着するのかなぁと思ったり、あと、背面飛行でも揚力が生まれるとか、フラップを出すと揚力が増えるとか、いろいろ複雑な要因が関係しているのかなと思ったりしてます。まぁ、専門家じゃないので、こんな言い方しか出来ませんけど。
有益なご指摘ありがとうございます。おっしゃっているように私が動画内で説明した翼形状に起因する揚力は一部分で、実際には迎え角やフラップ機構による流速のコントロールも関係してきます。ただ私が動画内で一番言いたかったのは流速差を説明するのに嘘をつく必要はないということです。興味をもたれた方がコメントも見てさらに勉強していただけると嬉しいです。
返信ありがとうございます。リンク先の動画、非常に参考になりました。揚力を説明するとき、よくある典型的な翼の形(上面が膨らみ、下面がフラット)で説明してはいけないのではと思っています。むしろ上面と下面の空気の速度差をつける決定的なの要因は、迎え角ではないかなぁと思ったりしています。で、リンク先の動画が、表裏対称な翼の形をしており、かなり大きな迎え角を付けた実験だったので、なんか、ちょっと興味深かったです。
古の中学時代、模型飛行機クラブで紙飛行機は一枚の平らな翼でも飛ぶことから作用反射用も働いているのでは？と言ったら
顧問や他の物知り達から総攻撃を受けました。
今では作用反作用も働いているがベルヌーイの定理も含めて明確な答えは出ていないとなっていますね。
まあ複合的に働いているのだろうと思っているけれど、まだまだ奥が深い。
上面の方が道のりが長い→下面比速度が高い→下面比静圧が低い→断面揚力、を否定してからの、
上方空気の流路が狭い→ 下面比速度が高い→下面比静圧が低い→断面揚力、という説明だけど、
ベルヌーイの定理は速度と圧力の関係だから、その部分で論理過程に差はないよ。
この比較で何か言いたいなら、前半部分が論点でそこが「ホースの水で何と無く分かるでしょ」じゃ少々しんどい。
「前縁で別れた空気を後縁で出会わせようとする、何らかの力」は、あるの？無いの？とどっこいの謎。
実際にホース内じゃ無いけどあるように考えて良い、別れた粒子同士が相手を覚えてる筈もないけど出会うと考えて良い。
もしかして、両者の理由は同じ要素なのかも知れませんね、信じるか信じないかは貴方次第です。
面白いですよね。
子供の頃よく作ったゴム動力の飛行機は、竹ヒゴやバルサの骨組みの翼に薄い紙を貼っただけなので、〝平べったいへの字〟の様な翼断面でしたね。
実機でも、着陸の時に使用するフラップや前縁スラットを展開すると似た様な断面になる様に思います。
ちなみに、
大戦中のアメリカ陸軍の傑作戦闘機〝P-51マスタング〟には、高速飛行の性能面を考慮して〝層流翼〟という翼断面の膨らみが、かなり中央にある翼形が取り入れられましたね。翼の断面形状には多くのバリエーションがある様ですね。
層流翼って、翼の周りの気流が渦の発生しない層流になって、空気抵抗を減らして高速な飛行ができるようにした物って事かな？
わかりやすい！
例えば対称翼で水平飛行の時は揚力が発生しないことのなると思うのだけど迎角をつけると揚力が発生する理由と迎角の増加で揚力が増加する理由を同じように科学的に説明して欲しい
二層の速度差のある流体のあいだでも揚力は生まれるからあながちまちがいでもない
別の風洞実験の動画を見ましたが、同時合流ではなくて上側の空気は下の空気よりも早く翼後端に到達するみたいですね。
要はエアスピードと翼の断面の一番厚い部分で翼の上を流れ る気流のスピードを作り翼の後方で、モジャモジャを作るって事かな
まちかってるかな
飛行に必要な最低必須条件は、翼と相対速度と迎え角のみ
翼断面形状は不問です、これは強度を保つ為のものでしかありません
手に持って角度変えてみたらわかるけど、失速を防ぐ効果がある。
実際、飛行機を設計するときに翼の厚さをどうするかは、抵抗と失速耐性の兼ね合いになる。
「翼の上側を流れる空気が絞られる」＝「圧力が低い」
自体がよくわからなかった。
翼の上はがら空きですし。かりに絞られたとしても圧力は高くなりそうな気がするんですが。
ゴメン、良く分からなかった
ジェットコ－スターの高さと速さの関係からいきなり圧力の話になって
「？？？？？」ってなった。ホースに圧力かけて絞るからから水の勢いが増すんじゃないの?
非対称翼の場合当てはまりますが、飛行機には主翼の断面が上下対象のものもあります。
これの揚力はどうなってるんでしょうか。
1つ教えてください。 戦闘機など よく空中で上下逆で飛んでいますが、この場合揚力が下向きになって墜落、あるいは確実に下がるとおもうのですが？？
扇風機の風に水平に下敷きを持てば何も力を感じないが、下敷きの風上側を上げれば上へ、下げれば下へ力を受ける。この上げ下げの角度が迎え角で、飛行機が飛ぶ最も重要な要素。飛行機のフラップが斜め下へ垂れ下がるように伸びるのも、迎え角を大きくするためというのが理由の一つ。下敷きの風上側を上げ続けると、上ではなく後ろへ押されるようになる通り、迎え角は大きすぎると抵抗にしかならず、失速して墜落する原因になる。
ホースを絞るのは理解できるけど
翼の上側がホースを潰したときと同じ原理の意味がわからないです。
揚力の原理は、ただの１行。
空気を（翼で）下へ押しやる。反作用で（翼が）上へ押される。
それだけです。翼断面がああいう形になっているのは、空気の流れを滑らかにして剥離を起こさせないため［だけ］です。
なんか、スッキリ腹落ちしたさない動画ですね😅
詳しい人に説明されると何を言われても
「へえ、そうなんだ」となってしまう庶民です。
以前どこかの学者さんが実は飛行機がなぜ飛ぶのか
ハッキリした原理は今でも解っていないと言ってましたがどうなんでしょうか
実際には同時到着しないと失速してしまう
いかに同時到着させるかの叡智があの形
飛行機が離陸するときは、主翼が少し前が上がっているから、凧と同じで上向きの風圧を受けて、飛行機が上がる力のほうが、翼の断面の形によるベルヌーイの気圧差の原理による上昇力より大きいのではないのけ？。
ベルヌーイの原理は、あくまで水平飛行のとき、飛行機が受ける上向きの力についてのことだと思うがな(笑)。
ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9C%B0%E9%9D%A2%E5%8A%B9%E6%9E%9C
飛行機が地面(水面)近くを飛んでいるときの揚力増加現象は「地面効果」と呼ばれています。
2:50からの図は間違いです。翼の上面はベンチュリ管相当の働きをしていません。上面が片方の壁ならもう片方の壁も必要ですが存在しません。
www1.grc.nasa.gov/beginners-guide-to-aeronautics/venturi-theory/
NASAが間違いとしている説をこの動画では正しいものとして説明しています。
私も前から、なぜ上・下に別れた空気の流れが、翼の後方で同時に合流するという彼らの大前提に誰も突っ込まないのだろうと不思議に思ってましたw
なるほど、流速差→圧力差でシンプルに説明すれば良いのですね。
それっぽい嘘をつかなくてもシンプルに説明すればいいと思います！今回調べてて空港のホームページでも距離が長いから速くなると書いてあることに驚きました。
@@user-dj9ku7vv5r 揚力を発生させる、翼の上・下のその時の圧力とは、「静圧」の差なのでしょうか？それとも、動圧も含めた「全圧」の差のことでしょうか？
揚力のもととなるのは空気の流れの差からくる動圧だと思います。静圧も上下の位置差で多少は変わるかもしれませんがほぼ無視できるかと。
>同時に到着 しないと何が起きるよ。真空になるやん。やっぱり翼の上側のほうが圧力が下がる。だから揚力が発生する。別に何も矛盾はない。しかも1:13「上の空気のほうが早く到着する」なら、同時に付くよりも翼上面流速は翼下面よりなおさら速くなり、当然静圧は下がり、揚力が発生する。ちなみにこの圧力差は常に静圧の差。翼面に穴開けて測った圧力がそれぞれ静圧。平均の翼上面静圧
私の静圧、動圧の言葉の理解が足りませんでした。静圧成分が下がるで間違いないと思います。申し訳ありません。
絞りにより流速差が生じるというのは、ベンチュリー管の原理と同じと解釈してよろしいのでしょうか。
絞ると圧縮されるから圧力高くなるんだな。でないとジェットエンジンは回りません。
素人考えですが、翼の上と下で空気の流速に差があることはわかりますが翼の前面で空気の流れを二つに分けるときに上へ行く空気は（角度はあるものの）翼を押し下げる作用があると思います。そうしていてベルヌーイの定理よろしく翼の後半で揚力が発生したとしてもこれはエネルギー不変の法則通り先の翼を押し下げる力と同じとなり、この説明では本当の揚力は発生しないと思います。実際に揚力を生み出しているのは上反角なのではと思っています。
戦闘機などの膨らみが無い翼の説明も合わせれば色々分かりやすくなると思うんですけど。
圧力揚力。航空力学ではセットで説明されるから。
移動で生じる下側の圧縮と、上側の山を越えてからの負圧は揚力の何パーセントなのかずっと気になってる。説明を見ないので、無視できる程度なのか？
絞られたら圧力は上がるのではないでしょうか？
大きな揚力は迎え角。
翼断面形状は効率よく飛ぶための仕組みなんじゃないの？
推進力がある程度あれば只の板形状でも飛んでるから、飛ぶ仕組みは別にありそう
コメントありがとうございます!おっしゃる様に翼形状によるものは一部で、翼を斜めに空気に当てる迎え角などが揚力を生じる要素としてあります。そういった諸々含めて翼上下の空気の流れの速さをコントロールしてますが説明が難しく今回は一部に留まりました。
下駄でも速度さえ上げれば浮きます。
スーパクリティカル翼型だと上の面はほぼ平らで 下の面は大きく膨らんでいる
ベルヌーイの定理を出した時点で間違いです。気圧差は結果であり原因ではありません。原因と結果が隣接していると混同してしまうのは仕方がありませんが。
実際には翼の上に着目すると、空気が翼の上面に密着している限り、翼の後端に達した時点で上側の気流は下向きのベクトルを受けています。全体として翼はぶつかる空気の流れを下向きに加速して、その結果反動で受けた上向きのベクトルで揚力を作っています。
つまり翼は極めて効率の良い風の変流装置なのです。
ヘリのプロペラを考えるとそれが判ります。回転と共に下側には強い風が吹きつけますね。あれです。プロペラを振り回すだけで自動的に下側の気圧が上昇するのではなく、空気を下向きに動かす（原因）ことで下側の気圧が高くなる（結果）のです。
翼の向かえ角はそれをさらに強化するためのものでこちらは翼の形に関係なく、力づくで空気を叩いて下方向に向ける効果を発揮します。
ただの平面版を翼のような形に切っただけで、ビュンビュン飛んでいるのですが。なぜ？
翼が普通の薄い板でも飛びますけど
"翼の上側を流れる空気がしぼられることになり・・"という所がよく分かりません。何故"絞られる"ことになるのですか？そして、そうすると、後縁の形状は関係ないということになるのですか？
これも間違いと思う。
雑誌ライフの航空機の本を読むと、まず揚力をベルヌーイの定理で説明する。
しかし最後に、主翼の上下が対称に膨らんだ飛行機もあるし、
また飛行機は、背面飛行も可能であると解説する。ライフも疑問に思っていたのだろう。
この二つの事実を、この解説では説明できない。
水平尾翼は水平だが、主翼は仰角を持っている。
だから主翼の上を流れるべき気流が下にながれる。この上下の空気圧・密度の差が揚力となる。
もし主翼を水平に設計すれば、主翼上面が膨らんでいても飛ばないであろうし、
現にそんな航空機は存在しない。
また背面飛行の時に、機首を上げて主翼に仰角を与えれば揚力は生まれる。
翼の形状が性能に影響を与えるの確かだが、揚力をベルヌーイの定理で説明するのは無理がある。
科学の専門書でも、「それはおかしいだろう」と思う事はたまにある。
翼上面の 前縁付近の圧力の表示が その翼型の場合もう少し高くなると思います。 現在空気中の全ての分子をでシミュレーション出来るのでそこのところも入れて欲しかった
翼断面を使う理由は揚抗比を高くする為、揚抗比が高いほど飛行する時エネルギーの消費が少なくなります、板の場合、揚抗比は４、翼断面では１８に達します、翼断面が重要なのはエネルギー効率が高いからです、板でも揚力を起こせますが効率が悪いため普通は使いません
対称翼型で 説明してください
一番分かりやすい説明は、ある瞬間を考えると「上面は空気密度が低い」対して「下面は空気密度が高い」だから、上面は下面に対して相対的に低圧。
流速が早いから一足飛びに低圧とイメージできるのは元々理解している人だけだと思う。
本当はこれに主翼の表面についても説明が必要なような・・・
というか、上下各方向からの力の差分で・・・説明を豪華にしようとすればするほどｗｗｗ
2:49 ”上側を流れる空気は絞られる” の上側の黒い実線は何の線でしょう？ 上側はずっと上側に、空中なら成層圏以上に広がっている様に見えるが。
多分ベルヌーイの定理って言葉は知っていても、その内容を知らない事から来る説明と思われます
層流の流体は後方で同時に合流する、これはベルヌーイの定理の前提条件であり、流体の連続性によります
層流の流体が翼の前方、後方で乱れなく流れるためには同時に合流する必要があります
（同時に合流しないと流体に過不足が発生し、後方で乱れます）
ここで、例として翼の表面に1cmの層を考えます
翼下面と比べ上面は距離が長いので、その分体積が増えます
その分圧力は下がりますし流速は早くなり、上向きの揚力が発生します
進行方向を左向きとすると、翼の回りに時計回りの渦が起きる。循環ができるためには、翼周りの流れが「クッタの条件」（Kutta's condition）を満たすことが必要になる。循環によって、翼の上の方が流速が速くなり、これが翼の上下に圧力差を生む。翼の上の方が圧力が低いので、上に引き上げられる力が発生するのがベルヌーイの定理。これが揚力。
上面では空気が押し上げられているのに圧力下がるはずもなく。