● 球の周りの風の流れ 球が静止するには、外から加わる力がつりあっている必要があります。この場合、球が受ける力は重力以外には風から受ける力しかないので、もう少し球の周りの風の流れについて考えてみたいと思います。
● 再びピンポン球 上の2項を踏まえてこの場合に戻ります。
今、球が少し左側に傾いたと仮定します。そうすると、図のように、球の左側の流れより、右側の流れの曲率半径の方が大きくなります。そのため、先ほど説明した流線曲率の定理より、球の左側の圧力が球左側より高くなり、球には右向きの力が加わります。その結果、球は右側に押し戻されます。 同様に、右に傾くと左に押し戻されます。この繰り返しで、球は中央に留まり、球が落ちないのです。 ● 考察 先ほど「力がつりあっているので落ちない」と書きましたが、正確には、「バネや振り子のように、単振動を繰り返して中央に留まっている」といった方が良さそうです。
ふらふらと動いている原因は、 (1) 単振動によるもの (2) 風速に微量なばらつきがあること (3) 風速が時間で微量に変化すること の3つの点だと思われます。 ● 家庭でもできます ドライヤーでやってみても同じように浮かすことができました。(ただしほんの少ししか浮きませんが。) 興味のある方はやってみて下さい。ただし、ドライヤーの性能によっては浮かないかもしれません。その場合、ピンポン球より軽い球(発泡スチロールなど)があれば浮きます。
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