ラッパの先の沈む速度

質問

ラッパの先の円錐形の部分が沈む速度は△と▽方向で違うのでしょうか。測定しているわけでないですが△の方が速い気がします。▽の方は最初沈むのを躊躇している気がします。本当に速度が違うのでしょうか。とすると、どういう理由があるのでしょうか。表面張力？浮力？流速？思いつきません。ちなみにラッパはおもちゃでプラスチック製で、正確に言うと円錐形でなくラッパの形をしています。

回答No.4

First_Noel · ベストアンサー

＃１です．

＞> ▽の方が水の進入口の面積が小さいので，水が入りにくいからだと考えられます．
＞これは主に表面張力によるものと考えていいでしょうか？

沈み始めの瞬間を考えると，△でも▽でも沈降速度は同じと考えられます．
どちらも排除体積は同じ，質量も同じだからです．

すると，開口面積の大きな方が，同じ時間では水の流入量が多いことになります．
（流入量＝開口面積×沈降速度）

従って，「水が入りにくい」と言うのは，「上式の開口面積が小さいから」と言うことを
意味しています．

余談ですが，沈降速度がとても速い場合には，閉塞現象などあり，
どんなに力いっぱい水なり空気なりの流体を開口部から噴射させようとしても，
ある限界値以上には噴射できない，と言うことがあります．
しかしこれは，今回のご質問ではこれは全く考えなくても良いものです．
ご参考まで．．．

＞両側とも穴は十分大きく空気の圧縮は起こっていない気がします。

では多分空気の排出云々は余り影響がないと思いますので，
やはり水の浸入量の違いにより，ラッパによる水の排除体積の違いで
浮力の大きさが異なっていることが主因だと思われます．

お礼

再びの回答ありがとうございます。
質問に間違いがありまして大変ご迷惑をおかけしました。

皆様の回答をもとに考えてみました。
△の方は浮力が小さいうちに広い面が空気と水の境界を通過し、▽は浮力が大きくなってからその境界面を通過することになり、△の方が「粘性抵抗による上向き」に対する「浮力を減じた下向きの力」が相対的に小さくなり沈みにくくなる気がしてきました。

補足

皆様すみません。なんか変だなぁと思っていたら、質問に間違いがありました。
誤）▽の方は最初沈むのを躊躇している気がします。
正）▽の方は最後沈むのを躊躇している気がします。
　　　　　　　＾　
お詫びの上改訂させて頂きます。