【植物】「飛ぶ種」の動力学　飛行機やヘリを上回る効率

＜「飛ぶ種」の動力学：飛行機やヘリを上回る効率(動画)＞

2009年6月16日

この高速ビデオは、カエデの翼果が何キロメートルも空気で運ばれ得る秘密は、
回転時に翼果が発生させる竜巻のような渦流にあることを示している。
Whirlybird Model Falling in Oil-Bead Solution
http://www.youtube.com/watch?v=ce2HUKizMTw

カエデの平らで細長い翼果は、「ヘリコプター」(whirlybirds)との異名があるとおり、
風に乗ってくるくると回転しながら落下する。カエデの翼果では、種子の側に重量が
偏っており、この重量配置によって、落下時に独特の回転が起きるのだ。
[ニレ属やホップノキでは翼果の中心に種子がある]

この回転は、前縁の上方に、小さな空気の渦流[leading-edge vortex (LEV、前縁渦)]を作り出す。
この渦流によって、翼果上方の空気圧が下がり、翼果を吸い上げる効果が生じている。

6月12日付の『Science』に掲載された論文で、このエレガントな過程の動力学が説明されている。

研究者チームは、「カエデ・ヘリコプター」の、実際より大きなプラスチック製モデルを作り、
油にガラスビーズが浮遊する、レーザーで照らされた溶液の中でそれを回転させ、
流れを3次元で測定した(上の動画)。そしてこのモデルの正当性を立証するため、煙の中を
落ちていく本物の翼果についても、同様に3次元の測定を行なった。

研究チームによると、翼果落下時の空気力学的な効率は、標準的な飛行機の翼や
ヘリコプターの羽根よりも優れているという。同じような渦流は、ホバリング(停止飛翔)する
昆虫やコウモリにも認められており、これは「動物と植物の双方に共通する飛行性能の
進化において収束した空気力学的ソリューション」の一例である可能性がある。

このソリューションは将来的に、超小型ヘリコプターや、惑星探査ロボットに装着する
パラシュートの設計に影響を与えるかもしれない。春のそよ風に運ばれるたくさんの翼果の
ように人類が空間へ広がる、という楽しい可能性も高まりそうだ。

[米Lockheed Martin社は、空からばらまくための、カエデの翼果を模した超小型の
偵察用カメラを開発している。日本語版記事はこちら]
http://wiredvision.jp/news/200709/2007092822.html


参考論文: “Leading-Edge Vortices Elevate Lift of Autorotating Plant Seeds.”
By D. Lentink, W. B. Dickson, J. L. vanLeeuwen, M. H. Dickinson. Science,
Vol. 324 Issue 5933, June 12, 2009.

[日本語版：ガリレオ-緒方亮／合原弘子]

▽記事引用元：WIRED VISION（http://wiredvision.jp/）
http://wiredvision.jp/news/200906/2009061622.html

▽関連リンク
Science（http://www.sciencemag.org/）
Leading-Edge Vortices Elevate Lift of Autorotating Plant Seeds
http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/324/5933/1438

2

自然界にあるものを研究し模倣することによって工学は発展してきた

何人乗れるの？

さすが生物

神様が設計したものを人間が真似てるんだね

ウリが起源ニダ。

とてもすばらしいです。

こういう研究は物理学研究室でやるのか工学の研究室でやるのか？

ミステリーサークルの作り方かとｵﾓﾀ

新型パラシュートが発明される最初の１歩であった。

さすがは億年単位の蓄積の結果。

これからは軍事兵器もマイクロマシンが主流だろうからなぁ
昆虫型に擬態したナノロボットが女風呂に潜入するんだろうなｗ

>>6
頭悪いこと書くなよ。
全知全能がいたとしてこんなの作るかよ馬鹿。

進化という膨大な時間にによるトライ&エラーの塊を、
神様とか人間が精神安定のために作りだしたまやかしで語るな

科学のヘボさのおかげで神の存在を感じるこの矛盾

目が回りそう

＞空気力学的な効率は標準的な飛行機の翼やヘリコプターの羽根よりも優れているという

効率に特化したグライダーの翼なら十分太刀打ち出来そうだな

俺こういう話大好き

飛んで行きたいところへ行けません。

UFOとか重力変化を渦状に生じさせて飛んでる
だったよな？

人は飛ぶ事は出来ないけど、ある薬でトぶ事は出来ます。

カエデよりもっとスゴいやつもいまして・・・

http://www.youtube.com/watch?v=e2zeldDrxa0
科学映像館　空を飛ぶ種子　アルソミトラ
(ヒョウタンカズラ)

>>14
＞神様とか人間が精神安定のために作りだしたまやかし

人間が作り出した科学とどこが違うの？
具体的に説明してくれたまえウスラサヨク

植物ってどうして進化出来るんだろ。
こういうの見るとまるで意志があるかのようだ。
なんで最適に近い形になれるのだろうか。

>>22
よくわからんがグライダーみたいな形をしてる種子なのかな？
>>1と比べると効率はどうなんだろ？

そうだ！飛行機を生物にしてしまえばイインダ！

より良く飛ぶ種だけを残し品種改良していく。

>>24
突然変異と自然淘汰。
別にこうなろうと思ってこうなった訳では無い。生物全てに言える事だが。

＞進化という膨大な時間にによるトライ&エラーの塊を、
＞神様とか人間が精神安定のために作りだしたまやかしで語るな
それを含めて「神」じゃないのか？

まぐろの動きもスクリューの比じゃないもんな。
車輪タイヤも効率悪いし。

>>23
全てを「神様」の一言で解決するからだろう
解明しようとする努力も何もないからな

そういや、俺が恵んでやったのに神様に礼を言ってるときは本気でむかついた
こんなのただの冗談だと思ってたのに

>>28
>それを含めて「神」じゃないのか？
もし君がそう思っているなら、それは妄想だ。

昆虫サイズと飛行機のサイズでは空気の粘りの関係で参考にならないはずだが。

研究者チームは、「カエデ・ヘリコプター」の、実際より大きなプラスチック製モデルを作り、
油にガラスビーズが浮遊する、レーザーで照らされた溶液の中でそれを回転させ、
流れを3次元で測定した(上の動画)。


「PIV」を日本語で説明しようとするとこんなに煩雑になるのかｗ

>>28
神の存在/不在証明は論理学、哲学、物理とかでも
かなりつきつめられているからその程度の知識なら
関わらないほうがいいと思う。
すべてを内包するのが神だ云々論は君の定義が何か知らんが
一般的な全知全能の定義と矛盾する。

>>25
グライダーは定点にとどまることなんてできないだろ

>>33
日本語って技術を記述するのにつくづく向かない言語だ。
外国語だと１単語で済む事が長い説明になる場合がある。
同業者同士でしか通じない「業界用語」が生まれるのも無理はない。

>>36
>>33を英語で表現すると簡単になるのか？是非書いてみてくれ。

それと、外国語の１単語ってのも専門用語じゃないのかなと。
例えば、Superpositionという１語の単語を普通の人も理解していると
君は思っているのかと。

アルソミトラとソリザヤノキはこのサイズの滑空物体としてはかなり洗練されている方かな

>>28
そんなのを「ネ申」とするならお前は

"数億年も何もせず我々を放っておく存在"を有難〜く崇める事になるｗｗｗｗ


人間がそれを神の仕業と思いたがるのは
人間が「３億年」という時間をリアルにイメージ出来ないから。
人間がリアルにイメージできる時間は6000年程度。
それほどまでに頭の悪い生物なんだよ我々は。特に28。

>>33
おかしなコトを書くなぁ・・
気づかなかったの？

タンポポの種はさらに遠くに飛んだ。

>>1
種の形がオタマジャクシに似てるので、空から降ってくるオタマジャクシもこの原理で飛んでるのかもな

神もいろいろあるんだよ
貧乏神とかな

そうそう
人生色々、神様も色々
豊穣の神あれば厄神なんかもいるし

>>21
ﾜﾛﾀｗ

しこしこドピュッ

>>15
はぁ？

神さまの数億年の試行錯誤など、人類の１００年ほどの努力でしかないぞ。
まだ、人間は飛び始めてから、１００と数年。

飛行ネタは必ず荒れる法則
ここはちょっと特殊みたいだけど

いつの間にか神様論議になっとるがな(´･ω･`)

質量が大きさの3乗で小さくなるからだろ。オーダーの問題じゃないの？

今日も３回ほど
種を飛ばしました！

サメの鱗も凄いじぇ！！あの形がきっと水のねばねばを・・・

>>49
それもあるけど、レイノルズ数の違いも大きいと思う。

お前らって本当にバカの真似が上手いな

こんなスレにＩＤ論者がいるとはｗｗｗ

ペンギンの流線型の体が好きだな。

数年前に夢の島熱帯植物館でアルソミトラ含め「飛ぶ種」
の展示を見たが、まだやっているようなら紹介したいね
種が飛びます。　理屈で分かったつもりじゃオモシロく
ありませんよ

いつも思うんだが、大気圏突入するときは翼を広げて
らせんを描いたりしながらゆっくり降下すればいんじゃね？
なんで摩擦熱で真っ赤になって降りてこなきゃいけないんだ

衛星軌道から減速しながら降りるからじゃね？

空気少ないじゃん

おまいらの精子だっていっぱい飛ぶだろ

>>60
ゴミ箱にしか到達できません

可哀想なので川に放流しています

揚力とどう違うのかな

>>57
昔米国で帰ってくるときに回転翼を拡げ、それを回しながら降りてくる宇宙船を構想した人なら居た。
が、　資金不足で計画は頓挫。
製作された実験機には宇宙へ行く能力はないが背の高さだけなら史上最大のヘリコプター。
http://www.astronautix.com/craft/roton.htm

そりゃあ遺伝的アルゴリズムじゃなく、ガチで選択を受けて残ってきたわけだからねぇ。

>>57
その方が早い安いうまい

>>57
http://oshiete1.goo.ne.jp/qa1555792.html
に詳しく解説されてるので一読を

というかうまくつくらないと、乗ってる奴は目を回すぞ?

>>3
そうでもない。
ソナーの発明で原理が理解された後に動物のエコーロケーションが解明された

>>57
まず古典力学を理解しよう

通常のプロペラと逆ピッチで同じ方向に回ってる不思議な現象に見えるけど、
こんなもの日本では数十年前に実用化済みだよ。
海の波の力を空気の流れに変換して発電機を回す回転翼が特殊な形状になってたけど、
この翼果と類似の原理だ。（一般的なプロペラと異なり対称翼な翼形で流れが逆になっても回転方向が変わらない）
また、対称翼に近い竹トンボが驚くほど長く飛ぶことが昔から知られてる。
翼果は対称翼の竹トンボや紙トンボと同じ原理で、ビル風などの上昇気流で回転翼が上昇方向の
順方向に回ってそのまま慣性力として保存されて風が弱まったときに揚力になり長く飛ぶ。
（一般的なプロペラだと上昇気流でプロペラが降下方向に回す力が働いてしまう。）
また、翼中央のかなり後方で渦を出すウイングレットより進化した翼形もすでに実用化されてる。

竹トンボ？

竹トンボの羽をジェーコフスキー翼型っぽい形に整形したら、
無茶苦茶高くまであがるようになったよ。

ま、揚抗比で言うところの抗力が減って回転の低下が落ちた
ようなイメージだったんだけどね。回すと通常より長めに
ホバリングした後で上昇が長い時間継続するような感じ。

ところで「翼果落下時の空気力学的な効率」てなんじゃい？
学術用語の捏造？

いやー神の話題が出たスレって
大抵話が平行線なうえに罵倒のしあいになって
無益に終了するんだよなｗ

風船爆弾のように軽いガスを貯めて、
大陸間の長距離を移動できる種が存在しないのは納得いかない。

こういう変異は圧倒的に生存競争に有利なはずなのに、
植物が発生して数億年もたつのになぜいないんだｗ

>>75　発生はしたけど、淘汰されたんじゃないのｗｗｗｗ

タネが海に浮かんで大洋を渡る奴は幾らでもいるからなあ

>>75
＞風船爆弾のように軽いガスを貯めて、

一方、自然界はタンポポを作った

>>57の再突入でグライダーだけど

なが〜いケーブルの先に難燃性のパラシュートを付けて下に垂らしたらどう？
同じ速度だから下に垂らすってか射出させることになるけど

先に大気圏に突入したパラシュートが抵抗になって減速するから再突入速度が抑えらそうじゃん？
ケーブルに引っ張られた船体は遠心力でパラシュートより上空になるはずだし。

>>69
こんなとこにまでエコかよ！！！！
エコエコうるせーんだバカ！！！！

えーと…
６は３と同じことが言いたかっただけなんじゃね？

>>75
降りてこれないじゃんｗ　浮遊中にガス濃度を制御するなんて高度すぐる

神様の役目は終わっただろ

効率って何だ？？

なんにしろ
また新しい兵器の研究ですか

飛ぶ子種汁

飛行機やヘリと比べるのがナンセンスに思える

>>1
はあ！？いまさらかよ…
体重70kgの俺でさえ研究室で浮いてると言うのに

普通の飛行機が揚抗比１０くらいで
グライダーが３０くらい合ったと思ったが
いくつくらいなんだろ。

>>89
グライダーも今や70を越える代物まであるけどな
http://en.wikipedia.org/wiki/Eta_Aircraft_eta

>>89
普通の飛行機は８くらいじゃね？

>>88
冷たい視線が揚力になるのですね うらやましくないです