車や電車の周りにできる風

質問

車や電車が走るとき、押しのけた風や引っ張られた風は
だいたいどれくらいの速度になるのでしょうか。
たとえば時速300kmで走る新幹線の周りの空気も
最高で時速300kmで進んでいるのでしょうか。
また、この風は新幹線より少し遅れてくるのでしょうか。
新幹線の真横に立って確認できればいいのですが…
流体力学の入門書をいくつか読んでみましたが、ヒントをつかめませんでした。
よろしくお願いします。

回答No.3

funflier

空気中を移動する物体周りの空気の速度変化については、「境界層」とその関連用語
を調べて下さい。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A2%83%E7%95%8C%E5%B1%A4

同じ空気中の移動物体の飛行機では、この厚さは厚い部分でも２０～３０ミリ程度です。
この境界層の中では、物体に近づくほど遅くなる、つまりごく表面では新幹線とほぼ同じ
速度で移動しており（新幹線から見て）速度ゼロの状態から、この数ミリ～数センチの間
で新幹線の速度まで速くなって流れているということになります。

「強い風」との表現は「風速が速く、動圧が高い」という解釈になると思いますが、先端で
押しのけられた空気、後方で巻き込んだ空気の流れや方向によりますので、どちら向きに
どこが速いか（「強い」か）は風洞実験データか何かでも見ないと解らないと思います。
これは単に「周りの空気」と言っても境界層とは別の話です。

回答No.2

rimurokku

押しのけられた空気が車体にまとわりついて、電車と同じ早さで付いてくれば、回りに電車と同じ早さの風を引き起こすことになります。
新幹線の車体が、全く空気に対して抵抗が無ければ、車体分押しのけられた空気はすぐに元の位置に戻って、一瞬移動をする物の風は起き無いことになります。

実際はそれなりの空気抵抗があって、突進む新幹線に因って空気の流れも出来そうですが、多くの空気を移動させるほどのエネルギーは進むためのエネルギーロスになりますので、なるべく空気抵抗が少なくなるように工夫されています。
新幹線の空気抵抗は少なく成るように工夫されて居ますので、車体から数メートルも離れれば、回りを引き込むほどの風は起きていないはずです。
むしろ車体の体積分、一時的に押しのけられた空気の移動で外側に吹き飛ばされたり、通過後に元に戻る空気の移動で引き込まれたりする事の方が大きいかも知れません。

ちなみに、新幹線の窓を開けて外に身体を出したとすれば、新幹線の速度に近い風を受けることになるでしょう。
言い換えれば、車体の回りの空気はほとんど移動することなく、新幹線と同じに進むことは少ないと言うことです。

お礼

ご回答ありがとうございます。大変参考になりました。
新幹線は空気抵抗をできるだけ抑えるために
頭とお尻をながっぽそい形にしているんでしょうね。

周りをとりまく風よりも、
車体に押しのけられた風や引き込まれる風のほうが強い、
というのも、そうかもしれなと思いました。

ところで、新幹線の窓から手を出したとき、
一番前の席と一番後ろの席では受ける風は同じなのでしょうか。
電車は長いので、周りの風が何度も車両からエネルギーをもらって
だんだんと速くなっていくということはありえないでしょうか。

よく映画などで、すごく速いものが通った後、しばらくして突風が来るような演出がありますが
そういったことは実際起こるのかな、と気になっています。

実際調べてみないとわからないことかもしれませんが、
車体から生まれる最も強い風は、押しのける風ということになるんでしょうか。

回答No.1

debukuro

接した空気は同じ早さで流れていると考えられます
ハードディスクはこの現象を利用しているのです

お礼

ご回答ありがとうございました。
まさかハードディスクに利用されている現象だとは思いませんでした。
電車という大きな物体の周りでも、空気は同じ速さで流れるのでしょうか。
それは車体から数ミリとかのごく近い範囲になるということでしょうか。