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くま蜂はなぜ飛べるのか
くま蜂の飛行について 最近面白いことを聞きました。 くま蜂は航空力学的には飛べない。が、自分が飛べないということを 忘れているので、飛ぶことができる。 ということなのです。 実際どうなのでしょうか。 1.航空力学的には飛べないというのは、本当なのでしょうか。 2.上記が本当なら、実際に飛んでいるのはどうしてなのでしょうか。 しかもホバリングまでして。
- 科学
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ものすごくかんたんに説明すると、小さいモノには空気はネバネバなんです 例えば人間が摩擦の無いツルツルの床の上で平泳ぎをしたとしても、手足は虚しく空気を掻くだけで一向に前には進めません しかし水中なら手足がしっかり水を捉えて進めます サイズの小さい昆虫は、人間や飛行機など大きい物体ではサラサラな空気もまるで水のようにまとわりつく状態となるのです 航空力学は人間の乗り物である航空機を対象にしているので、空気はサラサラでまとわりつきません（まとわりつくレベルが極小で無視できるレベルなので考慮しない） 小さいゆえに空気がまとわりつく性質を利用して飛んでいる昆虫に、飛べる理由でもあるまとわりつく空気の影響を無視した航空力学では飛べないとされるのです
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クマンバチもトンボもチョウチョもガもセミも、皆さん立派な（剛体的な）羽根を持っていますから、飛べるでしょう。 不思議なのはカブトムシとかトノサマバッタ。 羽根がヤワ過ぎ。 空気がネバネバならいよいよ、羽根の付け根（肩かな？）を幾らぶん回しても、回るのは肩に近い部分だけで、フニャフニャ羽根本体は慣性の法則に従い殆ど動かず、とても巨体を持ち上げられそうにない。。。 根性で飛んでるんかな？ それとも飛んでることを自覚してない？（夢想の境地で腕を振り回せば、アタシもアンタも空を飛べる？） それとも独自の複眼的思考で、人間にはわからぬ”昆虫力学”を発達させてきたのかしらん？ 東京都北多摩郡や西多摩郡の、葦原や雑木林や麦畑で昆虫採集した昔の記憶によれば、なにせ彼らは、クチャクチャに折り畳んだフニャペラの羽根で飛んでました。 広瀬川白く流れたり 時さればみな幻想は消えゆかん。 われの生涯（らいふ）を釣らんとして 過去の日川辺に糸をたれしが ああかの□□は遠きにすぎさり ちいさき魚は眼にもとまらず。 □□の「幸福」とは何でしたっけ・・・コーフク？シアワセ？ 次の詩を書いた朔太郎が、そんなつっかえる語を入れたとは思えんが。 まつくろけの猫が二疋、 なやましいよるの家根のうへで、 ぴんとたてた尻尾のさきから、 糸のやうなみかづきがかすんでゐる。 「おわあ、こんばんは」 「おわあ、こんばんは」 「おぎやあ、おぎやあ、おぎやあ」 「おわああ、ここの家の主人は病気です」 この詩を読むと、今では「まっくら森のうた」が浮かぶようになりました・・・ どこにいるか みんなが知ってる どこにあるか 誰も知らない 真っ暗森は 動きつづける 近くて遠い 真っ暗 クライクライ・・・ 武蔵野は今日も暮れなんとす。
似たような話にもなりますが、 ＞1.航空力学的には飛べないというのは、本当なのでしょうか。 これは誤りだと言い切っていいと思います。「可能な」理屈を 全て現状で説明出来なければ「不可能である」と結論した事に なるとは言えないと思います。 もともと航空力学は物理学の延長上にある一分野みたいなもので 航空機の運動を説明・理解するために特化したものです。 そして、これは主として人間の乗る航空機を対象に作られて来た ものなので、昆虫の飛翔のような全くサイズの違うものの説明を する体系が確立してない、ということだと思います。 では何が違うのかという話になると、一つは他の方の回答に既出の、 「空気の粘性」に関わる問題です。「レイノルズ数」というヤツが 関係してきます。模型飛行機に興味のある人なら解る話なのですが、 例えば、実機で性能の良い飛行機をそのまま縮小しても模型で良く 飛ぶとは限りません。機体サイズが変わっても空気は変わっていま せんので、小さい程粘性が影響し、揚抗比などの空力性能は低下し ます。（力学的に相似でない、という表現になります。） もう一つは「自乗３乗則」と言われるようなことです。これは サイズを半分にすると面積は４分の１、体積は８分の１になる、と いったことで、重量を含め、比例計算出来ないのです。 （レイノルズ数では、昆虫は１０の４乗、実機は１０の６～８乗の オーダーである、という言い方になります。） ＞2.上記が本当なら、実際に飛んでいるのはどうしてなのでしょうか。 「１項は本当ではない」ので飛んでる理屈は昆虫学者とか航空力学の 専門家が解明していくでしょう。航空機の翼、ローター、プロペラ、 エンジン．．．ｅｔｃの理論がそのまま使えないだけで、結局説明 するには航空力学を使うことになるとは思いますが。実際の現象を 数値的に説明するための要素を解明し尽くしてないだけの話だと 思います。
昆虫が飛んでいる方法は物理学や流体力学では説明できますが、航空工学では説明できません。 流体力学では物体に働く力がいくつかあるとき、航空力学では「飛行機を飛ばす上で誤差の範囲内に収まる力」は積極的に無視します。 航空機と昆虫では大きさが1000倍くらい違いますから、飛行機では大きく作用する力であっても、昆虫ではほかの力(粘性による力とか)の方が大きい力になったりするのです。 別に「科学的に説明できない、あれは精神力で飛んでいる」ってわけではないですよ。
- debukuro
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クマバチであろうとネコバチであろうと航空力学が出来る前から飛んでいます 航空力学は人間が飛ぶために導かれたものです 蜘蛛だって航空力学とは異なる原理で飛んでいます 航空力学はごく限られた形状の物体のための力学です 昆虫には当てはまりません昆虫に応用しようとするところに無理があるのです カブトムシだって空中停止が出来ないのに滑走せずに離陸できます あの巨体が滑走なしで飛び立つなんて航空力学では考えられないと思います
- 4500rpm
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過去の航空力学ではどう計算しても飛ぶことができる説明ができなかったため、航空力学の権威が「クマバチは航空力学を知らないから飛べる」といったそうです。 実際の現象を、その当時の知識では、学問的に説明が付けられなかっただけです。 現在は、空気の粘性などを考慮して、飛べるとされています。 http://wpedia.goo.ne.jp/wiki/%E3%82%AF%E3%83%9E%E3%83%90%E3%83%81/?from=websearch
お礼
4500rpmさん、回答をありがとうございます。