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【激論】飛行機が空を飛べる理由がどうしてもわからない・後編 @ [物理学板]


【激論】飛行機が空を飛べる理由がどうしてもわからない・後編 @ [物理学板]
137: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/12(金) 20:48:46.80 ID:CHCi7Kdu.net
人間は階段を踏み台にして二回に上がる
飛行機は空気を踏み台にして上に上がろうとする
踏み台にされた空気は下に踏み落とされる

簡単じゃないか
管理人より:前回からの続きです。盛り上がりすぎてところどころ安価抜けあると思いますが、もうキニシナイ(゚ε゚)
142: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/13(土) 15:39:07.03 ID:
圧力差ありゃあ力は生じるだろがw
144: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/13(土) 19:21:43.23 ID:
>>142-143
では、翼の上下で圧力差が生じる理由を説明してみれば?
145: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/13(土) 19:30:48.99 ID:
>>144
流速差があるからだが。
その差がある理由を同時到着の仮定に求めるのが間違ってるというだけの話なのに、君は何を否定したいの?
一般的な翼の形状
管理人より:前回も出てきたけど「同時到着説」というのは翼の全面で別れた空気の流れが、後方で同時に合体するという説。なんでこれがしつこく出てくるのかというと、翼の形状は上面の曲率が高く設定されているため→空気の移動する距離が長い→だから上面の流速の方が速い!…という理屈だそうです。しかし実際には同時に到着はせず、上面の空気は速く流れているのでこの説は否定されています。スレでは「じゃあ上面の空気が速くなるのはなぜか言ってみろオラァ!!」というような、原因を遡ったところで盛り上がってんですね。ウフフ楽しい。
147: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/13(土) 19:50:25.09 ID:
抵抗に差があるからさ
149: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/13(土) 20:13:53.61 ID:
>>147
空気抵抗差の揚力なら人力飛行機の人力では空は飛べないだろ
157: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/13(土) 21:36:13.55 ID:
>>149
意味不明だな...
揚抗比が1を上回るはずがないと言ってるのか?
167: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/13(土) 22:59:29.04 ID:
>>157
抗力<推力<揚力 かつ 重力<揚力
でなければ固定翼機で効率的に空中を飛ぶな理由がないだろ

興味ある問題は、空気が完全流体であるよりも実際の粘性流体のほうが上の式を保ったまま、より大きな揚力を生じるのか
管理人より:「完全流体」というのは、粘性が一切ない理想的な架空の流体のこと。その中で動いても粘性がないから抵抗力もゼロ!
169: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/13(土) 23:06:06.31 ID:
>>167
物理板的に興味があるのは揚力が発生する理由
170: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/13(土) 23:12:53.92 ID:
>>169
空気が完全流体としても翼に揚力が発生するが、渦は発生しない。
そうだとすれば渦が原因で揚力が発生する説は矛盾することになる。
171: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/13(土) 23:21:24.08 ID:
>>170
境界層
173: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/13(土) 23:45:40.90 ID:
>>171
完全流体に境界層???
ばかなのかな
翼と境界層
管理人より:「境界層」というのは、ある粘性のある流体において、粘性の影響を強く受ける層のこと。
174: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/13(土) 23:48:55.40 ID:
>>173
境界層無しでも本当に揚力が生じると思ってるの?
177: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/14(日) 01:29:51.28 ID:
>>174
完全流体だと揚力が発生しない???
ばかなんだね
175: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/13(土) 23:51:52.41 ID:
>>170
翼が空気中の運動を開始して気流が発生すると同時に翼の形状で循環する
渦が発生すると仮定するしかないな。
178: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/14(日) 01:37:26.59 ID:
>>175
>翼の形状で循環するから渦が発生する
結局、揚力が生じる原因は翼の形状、と言ってるだけで、何の説明にもなっていない。
同時到着と同レベルの間違い。
187: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/15(月) 05:46:18.55 ID:
>>175
> 翼が空気中の運動を開始して気流が発生すると同時に翼の形状で循環する
> 渦が発生すると仮定するしかないな。
翼を上下反転すると翼を循環する渦の回転方向も逆になるはず
すると上下反転した翼ではマイナスの揚力となり飛べないはずだが、飛行機は背面姿勢(翼は通常の飛行姿勢とは上下反転した状態)でも水平飛行ができる


また凧のように膨らみのない平たい板だとどちら向きに循環が起こるのか?
平板である以上、プラスの揚力を生み出す向きに循環渦が生じる可能性も、マイナスの揚力を生み出す向きに循環渦が生じる可能性も同じはず


結局、翼の形(上に膨らんでいて下は平面に近い断面)とそれによる循環渦と、それによる圧力差が実際に存在するとしても、それは揚抗比の改善(向上)に役立つという副次的な寄与があるだけで、飛行機の飛行を可能にしている揚力の主要部分は翼が空気に下向きの力を加えて下降気流を生み出すことによる

だからこそ前後方向には曲率のない平たい紙飛行機と凧や平板を曲げただけの模型飛行機の翼でも飛行できるし、通常の翼を上下反転して使用する背面飛行も可能なのだ
あるいはF-104のような凸レンズ型の上下対称な断面形の翼でも飛行速度さえ高ければ飛行できるのだ

循環渦による翼上下の圧力差が揚力の主要な原因という旧態依然とした説明では、直前のパラグラフに書いた諸々のものが飛行可能なことを説明できない
188: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/15(月) 07:59:23.01 ID:
翼を上下反転すると翼を循環する渦の回転方向も逆になるはず
ダウト
はずという言葉で濁さずに理論で示してみろよ
200: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/15(月) 15:01:25.41 ID:
>>188
翼を上下反転すると翼を循環する渦の回転方向も逆になるはず
ダウト
はずという言葉で濁さずに理論で示してみろよ
逆だろ
理論で示す義務があるのは渦説を主張する側だろが

背面飛行で翼を上下裏返して使った場合に、なぜ都合良く通常の翼の使い方とは逆回り(つまりマイナスでなくプラスの揚力を発生する方向)の渦が生ずるのかを理論で示せねばならないのは渦説を主張する側だろ


もっと言えば背面飛行のように翼を裏返して飛ぶ際の迎え角が、通常の飛行でのそれと絶対値は同じで符号が逆(つまり裏返した翼がやや下を向いた姿勢…通常飛行で翼がやや上を向いた姿勢の裏返し)ならば、通常の飛行の際と絶対値は同じで符号がマイナスの揚力を生ずる

そしてその裏返した翼の迎え角を徐々に大きくする(マイナスの迎え角から迎え角0に、そして更にプラスの迎え角にする)と、ある時点(迎え角がある値を超える時点以降)で揚力はプラスになる
背面飛行を維持する場合は裏返った翼をこのように使って飛行しているわけだ


渦説を主張する人は裏返った翼の姿勢変化によって、渦が最初の姿勢の時の渦の回転方向とは逆方向に回り出す現象を説明できねばならない
そして姿勢変化をする時点では遠く離れた位置にあるかも知れない出発渦との回転の合計が、ゼロという不変量を保つためには、出発渦が飛行機の姿勢変化に応じて反転することも説明できねばならない
渦説の人はどうやってこれを説明するのかな?


揚力のダウンウォッシュ説(作用反作用説)ではこの現象の説明は簡単だ
最初の迎え角マイナスだと翼はアップウォッシュを生み出すのでその反作用によってマイナスの揚力となる
ところが迎え角をプラスのある一定値(具体値は翼の具体的な形状に依存)を超えると翼の後流は下向きに吹き下ろすようになるので、プラスの揚力となる、ただそれだけのことで別に不思議なことは何もない


それに渦説の人は厚みのない翼(模型飛行機)や厚みがない上に前後方向での曲がりすらない翼を使った紙飛行機や凧がなぜ飛べるのか、どういう渦が生ずるのか、渦によってちゃんと説明できるのか?
渦説の理論によって紙飛行機や凧の平板な翼にどのような渦が生じ揚力を産むか具体的に示せない限り、渦説は宗教も同然
202: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/15(月) 20:25:32.92 ID:
>>200
渦が迎え角に依存するだけの話を、なぜ理解できないのか理解できない
203: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/15(月) 21:19:54.87 ID:
>>202
主翼の循環渦が迎え角に依存するのは別に構わないが、翼の周りを回る循環渦が迎え角の変化で反転すると、循環渦とペアで不変量ゼロを保っているはずの出発渦の回転方向は翼の迎え角変化による循環渦の反転でどうなるのかな?
208: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/15(月) 21:50:13.91 ID:
>>203
そりゃ反転するやろ。だから何?
204: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/15(月) 21:21:36.71 ID:
追加

>>202
> 渦が迎え角に依存するだけの話を
平板な紙飛行機の翼の渦はどう説明するの?
翼周りの空気の循環
管理人より:なるほど…。前回出てきた「循環」の話ですが、背面飛行した際に、迎え角ゼロの場合とプラスの場合で、循環の向きがどっからか反転するんだろ…という話ですね。ウーン、難しい。
162: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/13(土) 22:15:02.30 ID:ibvMVfnZ.net
翼上面では空気圧が下がり、上の空気は下に引き付けられ、同時に翼は上に引き付けられる
翼下面は空気圧が上がり、空気を下に押し下げる作用と同時に翼を上に押し上げる力が働く
翼の上面が引き上げられる力と、翼の下面からの押し上げる力が合算されて揚力となる
164: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/13(土) 22:22:44.45 ID:
何を否定して何を主張したいのか
さっぱりわからんな
165: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/13(土) 22:42:24.96 ID:
命題「クルクル回る渦流ならば渦度がある」はなのだが、その逆命題「渦度があるならばクルクル回る渦流がある」は

これがわかってないと、渦で飛ぶ、と間違える
183: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/14(日) 22:58:50.81 ID:
何れにしろここまでの180レスで「圧力差」が生じる理由の納得のいく説明は皆無
圧力差が生じるのは速度差があるから、の先に進めないのは何故?
速度差ができる「理由」は全部NG


(×)同時到着(さすがに指示する人はいない)
(×)回転する渦(渦無しの完全流体でも揚力が発生するのでアウト)
(×)粘性の違い(何が言いたいのか意味不明)
(×)曲率の違い(数学ならできるらしいが根拠無し)
186: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/14(日) 23:46:01.30 ID:
飛行機の翼付近では完全流体近似は無謀
飛行機が飛ぶ説明はそれが肝となる
191: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/15(月) 08:26:22.25 ID:
>>186
境界層のことだな
境界層の中では内→外の圧力勾配がゼロで同じ圧力、境界層の外側で圧力差が生じる原因を説明しないとお話にならない


また、境界層の中では内→外に速度勾配がありクルクル回る渦は無いが渦度はある
これを揚力発生の根拠にするのであれば、境界層の中で速度勾配の生じる理由を説明しないとお話にならない
193: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/15(月) 08:58:01.93 ID:
>>191
境界では相対速度が0になるのが肝な
196: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/15(月) 10:04:09.63 ID:
>>193-194
境界で相対速度がゼロになる理由を説明できなければお話にならない
199: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/15(月) 12:55:31.37 ID:
>>196
粘着条件は流体力学では有名な境界条件だからな
流体力学学んでないと知らないだろうけどググればすぐ出てくるレベル
原因は粒子の吸着現象だろう
妥当性は粘性流体力学の正しさに依る
管理人より:「粘着条件」というのは、「固体との境界面では粘性のために流体と物体との相対速度が0になること」だそうです。
237: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/17(水) 12:52:57.45 ID:
なんかgdgdになってしまったなぁ。

>>199
粘着境界条件は流体力学では天下り的に与えられているけどね。
流体間引力の概念が無いから仕方ない。


気体分子が翼に「吸着」するというのは、正しい認識だ。
分子間引力により気体分子は翼に引きずられ、一様流に対して、翼が適当な角度であれば、流れは下向きに曲げられて揚力が発生する。

ところが、これを境界層の渦度で考えてしまうと、説明にならない。
例えば平板翼の場合、翼の上下で境界層における渦度が逆向きになり、クッタ・ジューコフスキーの定理に従って翼周りで渦度を積分すれば、相殺されて揚力はゼロになる。
渦度を持ち出すのであれば、翼の上下で流れが非対称になる理由を説明しないとお話にならない。
238: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/17(水) 13:22:55.49 ID:
>>237
例えば平板翼の場合、翼の上下で境界層における渦度が逆向きになり、クッタ・ジューコフスキーの定理に従って翼周りで渦度を積分すれば、相殺されて揚力はゼロになる。
それ定量的に示せる?角度が0なら自明だろうけどね?
194: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/15(月) 09:00:29.37 ID:
境界では0だから境界層は0から飛行機の速度まで急激な変化がある
これが肝
アーユーオーケー?
217: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/16(火) 09:43:13.34 ID:
同着しなきゃ、ズレた空気分はどこからくるんだよ!
ズレて空気が遅れたなら 下は間に合って、上は間に合わずそこは真空なのか?

上を流れる空気が速いのが 分からないヤツは基地外。
218: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/16(火) 09:54:11.30 ID:
>>217
空気は連続的に分布しているのだから、上下のスピードが違っても真空になどならない。
上を流れる空気が速いのは事実だが、それは同着を意味しない。
実際は同着どころか上のほうが先に行ってる。
219: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/16(火) 10:24:52.92 ID:
またおかしな事を言うヤツがあらわれた。
同着じゃなくて、上が先に到達するんだとw
220: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/16(火) 10:36:44.64 ID:
それが現実なんだけど
221: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/16(火) 10:41:08.02 ID:
いまどき同時到着説なんて、どれだけ周回遅れなんだよ
222: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/16(火) 11:06:38.59 ID:
真空にならないのが分かるのに、なぜ同着するのが分からないの?
真空でなければ、翼の後ろで一緒になった時 同着 速度も同じ になってなきゃ、後ろで圧力差が出来るじゃん。
226: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/16(火) 11:18:34.75 ID:
>>222
ん?お前は同時到着により圧力差が生じないと言っているのか?
だとすると、いわゆる同時到着説で揚力が生じる理由さえ否定していることになるんだが。


周回遅れどころか、競技場を逆回りに回ってるな
223: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/16(火) 11:11:55.48 ID:SPER3T0i.net
真空じゃなければ、圧力差ならイイのかよ?速度差ならイイのかよ?
224: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/16(火) 11:15:14.19 ID:
実際圧力差できてるから無問題
227: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/16(火) 11:55:57.90 ID:SPER3T0i.net
翼で重要な事は 後方で同着する形状である。

コレ考えてみろ
長いストローと短いストローを用意して、入口と出口が同じ場所上下に位置して、途中 長いストローが山状にカーブを描いて遠回りしてる。

縦に2連ならんだストロー入り口から、長いストロー 短いストロー両方ともに1cm3を空気を送る。
すると 長いストロー短いストロー同時に出口から同じように1cm3の空気が出てくる。

つ~事は!同着してんだから、ストローが長い分 速く移動したって事じゃん。
228: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/16(火) 12:02:39.05 ID:
>>227
同着してないのは観測事実なので、そこに異を唱えても何も始まらんぞ。

縦に2連ならんだストロー入り口から、長いストロー 短いストロー両方ともに1cm3を空気を送る。
すると 長いストロー短いストロー同時に出口から同じように1cm3の空気が出てくる。
もともとストローに入っていた空気がトコロテンのように押し出されてきただけ。
ストローの長さの違いはその中での空気の移動速度の違いには対応しない。
229: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/16(火) 12:08:10.85 ID:
飛行機が飛んでるのも観測事実だが、このスレはその原因を探るスレ
現象を受け入れるだけではなくその先へ
232: ご冗談でしょう?名無しさん 2016/08/16(火) 19:17:06.37 ID:
けっきょく何と何が言い争っているの?

考えるのをやめたカーズ様
↑今の心境はこんな感じで、読んでもよくわからなかった管理人。
トップにも出したけど、前編をあらためて読んでみたい方はこちらを。

まぁでも途中で緑枠さんが主張してるように、単純に迎え角があるから、ダウンウォッシュが発生して空飛べるんや!っていう理屈だと、背面飛行や凧も説明できるし、シンプルですよね。これならアホの管理人でもわかります。

ライト兄弟
問題は、あの翼の形状だと、なぜスムーズに揚力が発生しやすいのか?という点なんでしょうか。ここが一番議論のまとになってる感じですよね。
例の翼の形状というのは、ウィルバー&オービルのライト兄弟が、膨大な数の試作品で風洞実験した結果、決定されたそうなんですが、彼らふたりは技師なのであって、別に学者さんではないですね。
でも、いまだにあれより効率よく空を飛べる翼の形状は見つかっていないという話を聞きます。

飛びたかった人たち
空を飛ぶ鳥を見ながら、いつしか自分たちも…と念じ続けて幾星霜、古代人の夢は現代にて叶うこととなりました。
ギリシャ神話のイカロス以降、空を飛ぼうとして珍妙な羽飾りや、謎の飛行装置を装着した上で、自信満々で塔からダイブして死亡したチャレンジャーは、古来より数知れず。

管理人はそういった勇敢なチャレンジャー諸兄に、このスレまとめ記事を捧げたいと思うのです。

…という感じの、文系浪漫主義でお茶を濁す管理人。

トップ絵は、ロシア空軍のSu-35。NATOコードでは「スーパーフランカー」とか呼ばれるアレです。映画ではいつも「悪役の戦闘機」ということになっていますが、極端な後退翼で、前から眺めると実にカコイイ形状。もうちょっと輝いても良いと思う。
11.16追記:当記事を「朝目新聞」様でご紹介いただきました!
反物質は作れても、それを取り出して→保管というのがキモですよねー。
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    • ※1 : Dr,08
    • 2016.11.10 21:37
    めんどくさいなー

    相対的に、風に煽られてるだけだから。

    はい解散!
    • ※2 : ドクター・ノオ・ネーム
    • 2016.11.10 22:47
    上側の空気が下側より密度が低くなって下側から押されてるだけだと思うのだが違うのだろうか。
    • ※3 : ドクター・ノオ・ネーム
    • 2016.11.10 23:15
    押し下げる空気の反作用じゃないのか?
    空気に重さが無いと揚力得られないよね。
    • ※4 : ドクター・ノオ・ネーム
    • 2016.11.11 11:42
    ヒコーキは、完全対称翼(翼の上面と下面が完全に同形状)でも板翼でも飛ぶってことを念頭において議論しないと、真理に迫れないような気がするなぁ。
    まあ、翼型に拘泥しているうちは議論は堂々巡りだろうね。
    個人的にはやっぱり、肝は翼の仰角だと思う。
    走ってるクルマの窓から手を出して、手のひらを上向きにしたり下向きにしたりするとどうなるかって、みんな経験的に知ってるでしょ。
    あれがヒコーキが飛ぶ原理だよ。
    • ※5 : ドクター・ノオ・ネーム
    • 2016.11.11 12:58
    良腕に飛行機翼をはめてブーンしただけで分かると思う
    特に盛り上がりの上下反転装着して見れば効果てきめん
    • ※6 : ドクター・ノオ・ネーム
    • 2016.11.11 17:23
    翼の上面が真空になり揚力が生れる、翼の断面を見れば分かる平らだったら揚力は
    生れない、紙切れを両方の指でつまんで、唇を紙の上面に当て息を吹いてみれば
    分かる、それが揚力、後は推力(前に進む力)のある飛行機はそれが続いていると
    こと
    • ※7 : ドクター・ノオ・ネーム
    • 2016.11.11 17:43
    ※6
    続いているとこと   ×
    続いているということ ○
    後、揚力を助けるフラップというものも付いている(概ね離着陸時使用)
    • ※8 : 伝説の物理学者湯口先生の生徒
    • 2016.11.13 11:34
    温めた牛乳の中に葉っぱを沈めたら浮いてくる。
    それが浮かずにスーッと横に移動してく流れ。
    浮力。
    • ※9 : ななし
    • 2016.11.13 11:37
    というか飛行機どう飛んでるかの前に鳥がどう飛んでるかのかんがえたら?
    • ※10 : ななし
    • 2016.11.13 11:54
    ハングライダー、気球、紙飛行機、ラジコンヘリ、
    なんか面白いかも。
    • ※11 : ドクター・ノオ・ネーム
    • 2016.11.15 0:27
    そもそも紙飛行機も人力飛行機も飛んでないし落ちる時間を伸ばしてるだけ、ジェット機やレシプロ機もエンジンが止まればゆっくり落ちていくし、第一現代の飛行機は翼の形は一定ではない可変する、飛行機が飛んでる理由は複数の要因が重なってるし
    • ※12 : 名無し
    • 2016.11.15 19:50
    紙飛行機を織る野地な
    • ※13 : 名前
    • 2016.11.15 20:26
    見たことないの?聞こえないの?
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