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大学院生の頭の中

飛行機はなぜ飛ぶの?船はなぜ浮いてるの?など身近な疑問ありませんか?

追加(カフェで)

物理が役立つ

 

stokesparameter.hatenablog.com

 

さっきの記事に追記したい出来事があったので、書きます笑

 

 

新しく隣の席に来た女子大生4人組、会話を聞いていたら

 

A子「え!遊ぼ遊ぼ!普通に!」

B子「うんうん!遊ぼ!普通に!」

 

僕「(…普通に!?)」

普通にってなんでしょうね(^_^;)

年は近い人たちのはずですが、知らない日本語で面白いです(^^)

 

※決して馬鹿にしているわけではありません。人それぞれコミュニティーがあるので。

 

しかしまぁ、類は友を呼ぶというか、

強引に物理につなげると、相似則が適応できそうですね!

何かしらの代表値で無次元化すれば彼女たちは物理的に同じような人になるんですかね。

 

物凄く批判されそうな内容ですね(^_^;)

せっかくなので相似則の有用性に触れておきましょう!

何かプラスの情報も書いておこうと、、、

 

 

唐突ですが、飛行機って大きいですよね。

あんなに大きかったらけっこう重そう、、、なのにちゃんと飛んでますね〜

飛行機が飛ぶ仕組みは、(細かい話は置いておいて)あの羽ですね。

 

不思議なことは、鳥みたいにはばたかないでなぜ飛べるのか?

ではないでしょうか。

 

 

鳥は頑張って羽を動かしてるから飛べる。

と思いますが、この説明は、物理どこいった!ってなりますね(^_^;)笑

 

鳥が羽ばたくのは(個人的な考えです。)前に進む推進力を得るためかと思います。

前に進めば、正面から風を受けます。これが重要!

羽の形に注目すると、上側が丸くて下側は凹んでいる(勾玉を薄く伸ばしたような形?)かと思います。

この上下の非対称な構造で正面から風を受けると、フワッと浮こうとする力が生まれます。揚力って言われていますね(^^)

ベルヌーイさんとう言う賢い人がいて、その人のアイデア(定理)でかっちり説明できますが割愛笑

飛行理論 ベルヌーイの定理 なんかでググれば出るかも、、、

もちろん質問していただいてもウェルカムです!

 

 

で、

飛行機に戻りましょう。

飛行機の羽の形は、鳥と同じとは言い切れませんが似たようなもんだと思います。

自然界を生きる動物から人間が学んで真似たのでしょうか。

 

そして、羽ばたくというか動作の代わりにジェットエンジンが付いてますね。(ジャンボジェット機を想定、、、)

あのエンジンで前に進みます。

以下略でいいですかね(^^)

晴れて飛行機は飛べますよ〜。と。

 

 

しかしながら、どれくらいの推進力がいるの???

と安全に関わる問題が出てきます。

簡単のため、どれくらいの速さで飛べばいいのか?

という問題に置き換えます。

飛行機が安定して飛ぶためにどのくらいのスピードを要するか、、、、、

 

 

 

 

計算あるのみ(笑)

手計算は大変なので、コンピュータを使ってシミュレーションします。

最新の技術がわからないのでこれで十分になっているかもわかりませんが、航空産業が始まった頃は間違いなく、計算しただけでいきなり大きな飛行機を作るのはリスクが大きいかと思います。

 

 

作ったはいいけど、計算通り飛ばへんで。

 

では大損害です笑

 

 

そこで計算結果が正しいかどうか、いきなり実機を作らず、モックアップ(実機と同じ形の小型模型)を作ります。

これなら失敗しても安く済みそうです(^^)

ものによりますが実機の100〜1000分の1程度のスケールで作るので、材料費が全然違います!

 

…話の焦点と自分の立場があっちこっちで下手ですね(^_^;)精進しますm(_ _)m

 

 

 

やっとこさ、相似則に帰ります。

ふぅ…。笑

 

モックアップを作って実験しようと思いますが、大きさが全然違うのに、これでやって大丈夫か???

という疑問が生まれます。

 

このまま、実機と同じように空気中で実験したら、馬鹿野郎です(^^)笑

さすがにそこまで単純ではないですね(^^)

 

キーワードはレイノルズ数です!笑

Reです!メールの返信ではありません笑

 

Reは何かというと、ここでの話では、

飛行機の飛ぶ速さ、飛行機の大きさ(長さ)、

あともう1つ、飛行機の周りの流体のネバネバ度(粘度)、

によって決まる数字です。

 

このReを同じにすると、

物理的に同じ状況が作れるのが相似則が言わんとすることです!

 

実機は結構速く飛んでます。あの速さをモックアップを使った地上の実験で出すのは大変でしょう。

大きさは言うまでもなく実機が大きい。

 

ということで、

ネバネバ度をうまいこと決めよう!となります。

 

例えば、水って空気よりネバネバしてると思いませんか?

僕は思いません(笑)

比較対象に差があって、、、

 

そんな僕の思いは無視されて、水の方がネバネバだそうです。

それも、けっこうネバネバだそうです。。。

 

ということで、モックアップを水中で実験すれば

大きさと速さは実機が、ネバネバ度はモックアップが大きくなっています。

Reを揃えることができそうです!!!

 

晴れて、モックアップでの飛行テストができそうです。

相似則のおかげで経費削減ができそうです。

 

 

おまけで相似則の話をするつもりが、長くなりました(^_^;)

物理が工業に活かされて、たのしいですねぇ(笑)

 

2016 09 09 金曜日