- ベストアンサー
流体（気体）が個体表面を流れるとき個体との境界では速度＝０
- みんなの回答 （1）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
簡単に確認できますよ。 水道から水を少量たらして、スプーンの背(膨らんだ方)をそっと近づけると、水がスプーンに沿って曲がり、スプーンは水流の中心に引き寄せられます。 スプーンの表面に接している水は速度ゼロですが、それから離れた部分は、流体なので、ボールを転がすように回転すると考えると理解できると思います。 その回転の慣性と粘着性のため、水はスプーンに沿って向きを変えて流れるため、水流はスプーン側に曲がります。 運動量の保存則から、スプーンは水流に引き寄せられる。 ・・・揚力の説明・・・
関連するQ&A
- 音速と気体粒子の速度について
音速と気体粒子の速度について質問します。 音は空気の振動が伝わることだと習いました。 そして空気の振動を伝えるものは気体粒子ということも習いました。 高校の教科書にはバネと質点が連なっている絵があり、質点の振動がバネを介して隣の質点に伝わっていく様子が描かれています。 これはこれで理解できたのですが、実際の気体分子は無音の状態でも四方八方に飛び回っていますよね。先のバネと質点の例で言うと、質点がランダムに飛び回っていることになります。僕にはこのような状況で振動が隣の粒子に伝わる様子が想像できません。さらに疑問が増すのは、気体粒子の平均スピードが音速よりも速いということです。（調べたら０℃１気圧で窒素分子は約490m/s,酸素分子は約460m/s,音速は約330m/sでした。） 長々としましたが疑問は要するに、 「音速を超える速さで飛び回る気体粒子が、音速で音（振動）を伝える様子がわからない」 ということです。 説明しにくい内容だと思いますが、どなたか詳しい方がいらっしゃいましたら教えてください。 よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 気体分子の分子速度について
素人質問で大変恐縮なのですが、教えて頂きたいのは下記３つなのです・・・ (1)物理化学の本に『気体分子の速度は相互の衝突の為、絶えず変化し零から非常に大きな値にわたって分布する』とありました。（物理化学大要《東京(株)養賢堂発行》より） そこで疑問に思ったのは、気体分子の速度変化は、相互の衝突のみに起こるのかな？という事です。分子に作用する重力や浮力もあると思うのですが、如何なものなのでしょうか？一般的に重力等は無視するものなのでしょうか？ (2)流体が対流を起こしている時などは、分子速度は対流が無い時と比べて速度の違いがあるのでしょうか？ (3)理論上、分子の平均の並進運動エネルギーは空気を構成している全ての分子分たし合わせた後、体積を単位体積にすれば、ベルヌーイの定理でいう、運動エネルギーになるのですか？ そもそも、換気力学を多少かじった程度の私が興味本位で物理化学に挑んだのですが、それがどうして難しく・・・物理化学の本を読んでいても気体分子と流体が上手く結びつきません・・・何か良いＵＲＬがありましたら一緒に教えて頂きたいと思います。 以上、宜しくお願い致します。
- 締切済み
- 物理学
- 水の表面張力は接触している気体の組成によって変化しないのか？
水の表面張力を語る時にいつも接触している気体の組成は述べられていませんが気体の性質は表面張力に関係しないのでしょうか？ あるいは空気と仮定しているのでしょうか？ もし二酸化炭素だったらどうなるのでしょうか？ 考えを聞かせてください。
- ベストアンサー
- 化学
- 流体力学における圧縮性流体について
物理・工学の分野の流体力学における圧縮性についてお尋ねします。 圧縮性とはすなわち流体が圧縮される可能性を含んで考えることですが、水よりも気体で特に高速流で考える必要があるようです。例えばジェット機の先端などでは流体が機体を避けるよりも先に機体が進んでくるので避けることができず圧縮されてしまうというようなものだろうと思います。 つまり、物体が移動してきたときに流体がそれを避ける速度が遅くて圧縮されてしまうということです。高速ではそのようなことが起こりやすいと思いますが、低速でも広域の場合、逃げられなくて圧縮されてしまうということはないでしょうか。具体的には地震とか大きな津波とかサーフィンの波のようなものです。地震による鉛直変位速度は大したことないと思いますが、それが100キロぐらいの範囲で同時に発生すると逃げ場を失った空気が圧縮されることはないかなと思いますが。非常に短時間のことでもそれが衝撃波となってあちこちに伝わるのではないかと思いますが。ある種の空気の振動の発生のようなものです。可聴域の振動数ではないと思いますが。低速広域の圧縮性流体というようなものです。トリガーとしては圧縮空気だけどすぐに非圧縮として振る舞うということなのかもしれません。ポピュラーな空気砲の渦輪は非圧縮だと思いますが、発生した時点では短時間でも圧縮的だというようなイメージです。 また、圧縮性流体というものは結局は音波ということになるのでしょうか。 本を買って調べてみようと思ってamazonなどで目次を見ると大体は高速流を念頭においているようです。航空力学は当然だと思いますが、機械力学では内燃機関のようなものを対象としているようで、開放系での現象ではないみたいです。 以上、よろしくお願いします。
- 締切済み
- 物理学
- 温度差のある流体は境界で混ざりにくいんですか？
温度差のある流体は混ざりにくいというのがあるのでしょうか？ 実体験として自転車で走っていてある場所から空気が、いきなり冷たい温度に切り替わるというのを感じたことがあります。 気象の世界で気団は湿度、温度が一定の空気の塊と定義されてるようです。これらは境界で混ざらないのでしょうか？よく前線という言葉を聞きますが、境目がどうなってるのか興味が沸きました。 気体なので暖かければ密度が小さくなり浮きやすいというのはあるでしょうが、境界では拡散しそうに感じます。複数の気団を含む系で考えると、一様に混じることで乱雑さ、エントロピーが増えるので、攪拌せずとも自然に拡散するんじゃないかと思うのです。粘度も低そうですし。 あと水温差のある河川の合流地点で、水質の差があると混ざりにくいという、スイスのローヌ川とアルヴ川の例も気になります。 温度が一定の流体同士と、温度差のある流体同士、拡散しやすいのは前者なのでしょうか？思考実験として比重や比熱に影響がないように同じ物質同士をマーキングして、敷居のある容器にそれぞれ入れ、そっと敷居を外して一定時間後の一様さを測定した場合、温度差があるほうが混ざりにくいのかどうかということです。マーキング、水に僅かな染料インキを加えて着色するとか、同位体を上手く使うとかです。 ご教授のほど宜しくお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 翼の揚力の発生と境界層について
お世話になります。 翼の揚力の発生と境界層についての質問です。 翼の揚力の発生の仕組みの説明としてベルヌーイの定理がよく使われ、 一般に、翼上面と下面を流れる気流の速さに違いが生じ、 下面と比較して、より小さくなる上面の気流の静圧によって 揚力が発生すると言われています。（全圧＝動圧＋静圧） 反対意見として、揚力の発生メカニズムは作用反作用によるもの という考え方もあるようですが、今回はそもそも論は置いといて下さい。 ところで境界層理論をネットや入門書程度で調べてみて、 簡単に説明すると、例えば．．． 一様流の流れの中に、先の尖った板を流れに沿っておくと、板の表面から 流体の粘性の影響を受ける第一層（境界層厚み部分）と 粘性の影響を受けない慣性だけの第二層（主流）（主流の速さの99%以上）とに 分けられるそうですね。 そこで、これを揚力の発生メカニズムに当てはめると 翼表面附近の境界層の流れの速さの差によって、 翼上下面の静圧の圧力差が生じて、揚力が発生するということと理解てみました。 （境界層より上は主流となり、周りの流体の速さと同じため、いわゆる全圧？） ただココで、境界層のことは考えないで、 翼上面と下面を流れる流体の速さをイメージすると、 これら上下面の流速は主流より速い感じがします。 というのは、一様な流れの中に翼という邪魔なものが出てきて、 流体はそれを無理やり避けさせられるため、どちらも主流より速く流れるような気がします。 いやいや、それだと完全流体？となって粘性というものを考えていないから、 やっぱり主流よりは遅くなり、その中（境界層）で、流速に差が生じるから揚力が発生する、 っていう理解であっているでしょうか？ どうぞご教授下さい。。
- 締切済み
- 物理学
- 温度分布の異なる流体の挙動
流体（たとえば水や空気）を熱すると温度の高いものはうえに上昇するのは日常よくみかけることですが その理由を考えると自分では答えがでませんでした。 友人に聞いてみると熱せられた流体は分子の運動が激しくなり密度が低くなるから上に上昇するのだと答えてくれましたが 気体の場合は液体のような分子間力がないために個々の粒子について考えてみると 温度の高い低いに関係なく同じ大きさの重力が働くだろうから上に上昇する説明ができないような気がします。 たぶん空気のような密な気体を個々で考えるのは間違っているのでしょうけど 集団としてかんがえるとどうなるのかがわかりません。 なぜ温度の高い流体が上に集まるのかを教えてください。 また、無重力環境下ではどうなるのでしょうか？ 上述のような分布の偏りは起こるのでしょうか（対流と関係あるような気はしてるですが） 基本的な質問で申し訳ありませんがよろしくお願いいたします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 流体解析について教えてください．
幅数mm・流速数mの平板間の流れ（層流）の圧力分布・速度分布について流体解析する場合，どのようなアプローチの方法があるでしょうか？ 基本はNS方程式と連続の式から出発すると思うのですが，仮定の置き方もいろいろあると思います． 完全流体（慣性支配）と仮定する方法・Reynolds方程式（粘性支配）と仮定する方法・境界層を考慮した方法以外に， 何かありましたら教えて頂きたいです． 個人的には境界層を考慮する必要はないとは思っているのですが…（Re数が十分小さいため）
- 締切済み
- 物理学
補足
大変わかりやすい絵でご説明いただいてありがとうございました。 流体は境界面近傍では回転することによｔ速度傾きを持つことが できるということですね。また運動量保存則のご説明も大変いあよく 理解できました。 流体の運動エネルギーは速度の傾きによって流体内部で熱エネルギー に変換する。境界面では相対速度は０なので摩擦によってエネルギー は失われないという考え方でよろしいでしょうか。ここまで解れば 私は完全に理解したことになります。どうか再度のご回答をよろしく お願いいたします。