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コの字型の紙を吹く

まずは見てみよう!

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どんな実験?

実験手順と種あかし

  • 少し厚い紙(はがきなど)をコの字型に折り曲げて、テーブルの上に置きます。
  • コの字とテーブルとの間を吹いてみます。紙は飛ばされず、むしろテーブルに貼りつくようです。
  • この原因は「はく離」あるいは「境界層」によって説明できます。
  • 流れの当り方によっては図のように「はく離」(循環領域ができる)が起こる場合があります。はく離域によって流路はせまくなり、流速は大きくなります。上流側(大気圧)よりも流速が大きく(運動エネルギーが増加した分だけ圧力のエネルギーが小さくなり)圧力は小さくなります(ベルヌーイの定理)。紙はテーブルのほうに引き寄せられます。
  • 状況によっては「はく離」が起こらない場合もあります。このときは、紙に沿って流速の小さな「境界層」ができ、その分だけ紙から離れたところの流れが速くなり、圧力が小さくなって紙はテーブル側に引き寄せられます。

【注意】 ベルヌーイの定理により「空気が流れているところは(まわりの静止したところと比べて)流速が大きく圧力が低くなる」という説明は間違いです。何もないところで、ドライヤーや息で空気を吹いてもほぼ大気圧のままです。ベルヌーイの定理は流体のエネルギー保存則ですが、強制的に吹いたところではまわりよりもエネルギーが大きくなっています。そのため、流れているところと周囲の静止したところを比較してベルヌーイの定理を使うことはできません。多くの本などで間違って書かれていますので注意してください。
【キーワード】 はく離、境界層、ベルヌーイの定理
【参考】 石綿良三「図解雑学流体力学」ナツメ社、P208−209.
日本機械学会編「流れのふしぎ」講談社ブルーバックス、P136−139.
更新日:2011.10.1