ボールとかって…

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1フェムト
なして回転してると曲がるんスかねぇ?最近思った素朴な疑問なんだけどね。
とても軽いボールだと反対に曲がるし…。誰か教えて〜!!
2 :2001/04/28(土) 16:12
最終学歴は?
3フェムト:2001/04/28(土) 20:50
今高2になりましたよぃ!
4ご冗談でしょう?名無しさん:2001/04/28(土) 21:53
どのような状態をかんがえているの?
5ご冗談でしょう?名無しさん:2001/04/28(土) 21:58
発砲スチロールを削って作ったボールだと
もう曲がる曲がる(w
まっすぐ投げるのが難しいくらい。
6フェムト:2001/04/28(土) 22:01
サッカーでも野球でもボールに回転をかけて曲げますよね。
もち空中での話ですけど。
7フェムト:2001/04/28(土) 22:20
たぶん空気が関係してだと思うけど、どう関係したら玉が曲がるに
至るんかなぁ。て、実はけっこう気にしてるんですよね(^^)
8ご冗談でしょう?名無しさん:2001/04/28(土) 22:31
マグヌス効果かな(流体力学屋のフォロー求む)
9ご冗談でしょう?名無しさん:2001/04/28(土) 22:32
10名無しさん:2001/04/28(土) 22:38
回転するボールが空気中を移動すると
圧力の高低が左右に出来て大気圧に押され曲がる。
11ご冗談でしょう?名無しさん:2001/04/28(土) 22:40
粘性と空気の圧力で想像してみることだろう。
飛行機の羽の浮力の原理と同じ。
空気が濃い所と薄い所では、どういうふうに力が働くのか
という一点だと思うが。
12フェムト:2001/04/28(土) 22:49
あ〜参考になりました!発泡スチロールの球は圧力の強弱が
つきやすいんスね。
マグヌス効果かぁ…なんとも難しい…
13アト:2001/04/28(土) 22:59
>>10
なぜ圧力の高低が左右にできるんですか?
14ご冗談でしょう?名無しさん:2001/04/28(土) 23:16
>>13
ベルヌーイの定理。
エネルギー保存則をイメージするとわかりやすい。
回転して周りの流速が速くなると圧力からエネルギーをもらうので、
圧力が変わって曲がる。
15名無しの歌が聞こえてくるよ♪:2001/04/28(土) 23:22
ベルヌーイの定理だね。
(マグヌス効果っていうの?)

水の流れにおいて(空気でも同じ)
v^2/2g+P/ρg+Z=一定
v;流速 ρ;流体の密度 Z;基準面からの高さ g;重力加速度
P;圧力(SI表示)
が成り立ちます。(エネルギー保存則です)

     →      ←
進行方向⇒○      ←(空気抵抗)
     ←      ←
    ボールの回転
16アト:2001/04/29(日) 04:29
>>15
水みたいな非圧縮性の流体なら良いのですが、気体だと
PV=nRT なので P∝ρ となり第二項の寄与は無くなる気が
しますが...何がいけないのでしょう?
17ご冗談でしょう?名無しさん:2001/04/30(月) 00:11
発砲スチロールは圧力の強弱がつき易いのではなく
比重が小さいために圧力差の影響を受けやすいのでは?
18ご冗談でしょう?名無しさん:2001/04/30(月) 00:14
圧力が密度に比例するとはどういうことでしょう?
第2項の寄与がなければ飛行機は飛びません。
19アト:2001/04/30(月) 01:26
>>18
圧力が密度に比例するのは、気体の状態方程式からなんですが…
 P = (n/V) RT ∝ ρ
理想気体であれば>>15のベルヌーイの定理の第2項から圧力が
消えちゃいますよ。
飛行機が飛ぶのはベルヌーイの定理だけで説明できますか?
20ご冗談でしょう?名無しさん:2001/04/30(月) 01:48
>>19
たとえばボールの左右とか翼の上下で温度差があるとしたら?
P∝ρになるか?
変化し得るパラメーターを定数にしてはいけない。
21アト:2001/04/30(月) 02:03
>>20
じゃ、温度差が無いという条件ではどうですか?
気体の1モルの質量は決まってるから、この場合のパラメータは
温度だけですよね。ボールがカーブするためには左右の温度差が
本質的なんですか?
22裳華房物理学改訂版:2001/04/30(月) 11:05
縮む流体では、体積変化に伴うエネルギーの変化をも考慮にいれる
必要がある。この場合のベルヌーイの定理は
∫(dp/ρ)+V^2/2+gz=一定
23ご冗談でしょう?名無しさん:2001/04/30(月) 11:28
>じゃ、温度差が無いという条件ではどうですか?
やだ。断熱変化。
24アト:2001/04/30(月) 12:35
>>22
圧縮性の流体の場合ね。で、理想気体の断熱過程の式が物理学辞典
に出てた。
 v^2/2 + (γ/γ-1) P/ρ = 一定 γ=Cp/Cv
でも、やはり圧力の高いところでは密度も高くなるので、圧力差で
論じるのはなんかしっくりこないな…
25アト:2001/04/30(月) 12:51
連発…
ベルヌーイの定理って粘性が無い場合だったんですね。
粘性がなかったら回転するボールの左右で速度差が生じないから、
圧力差も無いですね。ベルヌーイの定理ではコンシステントな説明
は無理なのでしょうか? じゃ、何でボールは曲がるんだ?
26アト:2001/04/30(月) 13:29
さらに…
ボールの左右で圧力差があるのは確かなんでしょうが、本質的に
大事なのは粘性でしょうか。

ボールの回転が時計回りであれば、粘性のために空気の流れは
進んでいるボールの左後方に向きを少し変えるので、その反作用
で右に曲がると考えるのはどうでしょう。

飛行機の翼の浮力も、粘性のため翼の後端から斜め下に向かう
空気の流れができるので、その反作用で生じる。

コンシステントでないベルヌーイの定理を持ち出して「圧力差」
で説明するより、すっきりしてると思いますが…
そんな説明をしているテキストはありませんか?
27ご冗談でしょう?名無しさん:2001/04/30(月) 23:03
>>26

ベルヌーイの定理を持ち出すのは、定量的な説明が可能からでしょう。
では速度差はどうやって、導くかだよね。
これは、ナヴィエストークス方程式を解かざるを得ないと思うよ。
ちょっとマグナス効果の式の導出方は思い出せないんだが。

ちなみに、翼の浮力は、粘性は関係ないんじゃない?
粘性無くても、浮力生じそうな気がする。
理想的なかまぼこ型を流体中を走らせたときの
速度ポテンシャルを考えると・・以下略
28アト:2001/05/01(火) 01:08
>>27
完全流体じゃない場合にはベルヌーイの定理ってどこまで通用
するんでしょう? 速度差を導くときには粘性使って揚力導く
ときには粘性を無視するってキモチ悪いですよ。

マグナス効果ってクッタ-ジューコフスキーの定理に含まれる
ようで、後者では非圧縮性の完全流体中を速度vで運動すると
単位長さあたりρvΓの揚力を受けるんだそうです。Γは循環(∫v・ds 速度の周回積分)。圧縮性の時は密度を一様流の
密度にとって、粘性のあるときは積分のパスを無限遠にとれば
オッケーってことになってるみたいです。
29アト:2001/05/01(火) 01:27
書き忘れちゃいました…

>ちなみに、翼の浮力は、粘性は関係ないんじゃない?

翼の上面の流れの層が剥離しなければ、というつもりで粘性って
かいたんですけど、違いましたっけ?

カマボコ型の翼でも上面の流れと下面の流れが合わさって、後端
には斜め下向きの流れが出来てますよね。これが揚力の本質的な
要因だと考えます。
野球帽の断面みたいに、カマボコ翼の後端に水平にヒサシを付け
たら循環は有限の大きさになるけど、揚力は無さそうですが…
30ご冗談でしょう?名無しさん:2001/05/03(木) 02:35
>>12
>あ〜参考になりました!発泡スチロールの球は圧力の強弱が
>つきやすいんスね。

違うよ。発砲スチロールのボールでも鉄のボールでも、圧力によって受ける
力は同じだよ。単純に、発砲スチロールは軽いから、同じ力でも動き易い。
31ご冗談でしょう?名無しさん
結局ベルヌーイでオッケーなの? アゲ