曲面を付けて流れを変える

まずは見てみよう！

どんな実験？

実験手順と種あかし

• 「速い所は圧力が小さく、遅い所は圧力が大きい（ベルヌーイの定理の誤解釈）」とは限らないことを実験で確かめてみましょう。
  
• 円柱の下側に曲面を取り付けます。
  
• 水平方向からドライヤーの風を当ててみます。はじめに、真ん中の高さあたりに当てても円柱は動きません。
  
• 次に、少し上の方に風を当ててみます。すると、円柱が上に動き、上向きの揚力がはたらいていることがわかります。上面に当たった風が丸い面に沿って曲がり、やや下向きに流出していきます。流れが下向きに曲がることの反作用で円柱には上向きの力がはたらきます（運動量理論）。
  
• 上向きの力が発生する理由は、流れが曲面に沿って曲がる所では流線曲率の定理（流れのふしぎp120~135参照）から円柱表面で圧力が下がることからも説明できます。
  
• 次に、下側に風を当ててみます。すると、円柱が上に動き、上向きの揚力がはたらいていることがわかります。円柱の下を進んだ流れは曲面に当たり、やや下向きに流出していきます。流れが下向きに曲がることの反作用で円柱には上向きの力がはたらきます（運動量理論）。
  
• 上向きの力が発生する理由は、流れが曲面に沿って曲がる所では流線曲率の定理（流れのふしぎp120~135参照）から曲面で圧力が上がることからも説明できます。ここで、流れが速いにも関わらず圧力が大きくなっていることが確認できます。
  
• 「速い所は圧力が小さく、遅い所は圧力が大きい（ベルヌーイの定理の誤解釈）」が正しくないことがわかります。

＊ベルヌーイの定理の間違った理解：「速い所は圧力が小さく、遅い所は圧力が大きい」という誤解が科学書などでもしばしば見られます。詳細は「ベルヌーイの定理」を参照してください。

• この実験動画はJSPS科研費 18K03956の助成を受けて制作しました。

【キーワード】	揚力、運動量の法則、コアンダ効果
【関連項目】	ななめに浮く風船、丸い物体にはたらく揚力、ベルヌーイの定理
【参考】	石綿良三・根本光正「流れのふしぎ」講談社ブルーバックス、P120－135. 石綿良三「図解雑学流体力学」ナツメ社、P206－209、P214－215、P224.

◀　前の実験へ 次の実験へ　▶