空気や水の流れのひみつは?

いきおいよく通り過ぎる電車や大きなトラックの近くに立っていると、引き込まれそうになります。このため駅では、電車が近づくと、白線までさがるように注意をしています。

また、川や河口近くの海で泳ぐと、からだが流れの中心の方へ引っぱられることがあります。これらのことは、空気や水の流れのため起こることなのです。

空気や水のようなものを流体といいます。流体によるいろいろな現象を調べてみましょう。

流体によるいろいろな現象は、17世紀にスイスの数学者であるベルヌーイによって研究され、その性質は「ベルヌーイの定理」としてまとめられています。

実験で、ある装置に水を一定の強さで送ると、管の太いところでは流れはおそく、細いところでは流れがはやくなります。

そのために、立ててある側管の水位は、流れのないときはどれも同じになっていますが、流れているときは、細いところほど圧力が低くなるために、水位が低くなってしまいます。

 

《ベルヌーイの定理》

空気や水の流れがはやくなると、そのはやくなった部分は圧力が低くなります。はやく流れるほど圧力は下がり、まわりの空気や水が流れこみます。

 

《ベルヌーイ》

(1700〜1782)有名な物理学者、数学者一家に生まれました。ダニエル=ベルヌーイはスイスの数学者で、流体力学におけるベルヌーイの定理の発見者として知られています。

ベルヌーイの定理によって、私たちのまわりのいろいろな現象を説明することができます。つぎの現象を考えてみましょう。

霧吹きの吹き口を強く吹くと、吹き出し口のところの空気がはやく流れるので、空気の圧力が低くなります。そのため、水が管の中を上がってきて、霧となって散ってゆくのです。

また、野球のピッチャーが投げるカーブやシュートなどの変化球もベルヌーイの定理で説明することができます。

ピッチャーは、ボールの持ち方や投げ出す角度などを変えることにより、ボールに回転をつけています。回転しながら飛ぶボールのまわりには、図のような空気の流れの差が生まれます。ですから、ボールは変化球となって飛んでいくことになるのです。

※このように、回転しているボールなどが進む道すじを変え、曲がる現象をマグヌス効果といいます。

ほかに、「ふき玉」という昔からあるおもちゃにも、ベルヌーイの定理が生かされています。

吹きこんだ息によって浮かび上がったボールは、かたむけても落ちることなく、空中にとどまっています。息を吹き入れると、図のように上向きの空気の流れができますが、そこは周りより圧力が下がるので、ボールは流れの外に出ていけないのです。

 

 



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