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    ベルヌーイの定理への素朴な疑問を解決
       中学生諸君でも本質を理解できるように図で説明します


    ▲ ラジオゾンデは流速に関係なく気圧を測定しますので、
      流体の密度・温度・湿度などが変わらなければ気圧は同じ P1 = P2 になるはずです!
      もし流速で気圧が変化するのであれば、流速で気圧を補正しなければなりませんが、
      実際はそんな補正はしていません。(GPSを搭載していますので風速も高度も測定しています)
    ■ 従って流速(風速)が変化しても気圧(静圧)は変化しません。

ベルヌーイの定理式とラジオゾンデによる測定結果の矛盾?

    ■ ベルヌーイの定理式の静圧(気圧)項 P は変化しますが、実際にラジオゾンデで測定すると変化しません。

    ■ この矛盾を解消するために下のように気圧は一定であるとして、別の要因で働く圧があるとして考えてみます。
      
      仮説1:せん断応力による流れと垂直成分による圧という説。
          → 粘性係数とか摩擦係数などが残ってしまってのようにはすっきりしません。
      仮説2:流体分子が面に斜めにぶつかるので圧が減少するという説。
          → 三角関数が残ってしまいますのでこの説は疑問です。
      仮説3:流体が移動しているので受圧面積が広がるので圧が減少するという説。
          → 面積が広がるのは流れの方向だけですので2乗ではなく、流速に比例するはずです。
      何れにしてもが発生する事由を見つけられません。

流速が上がると静圧(圧力エネルギー)が減少するメカニズム

    ■ 何のことはありません。ベルヌーイの定理のエネルギー保存則から出てきた負圧に他なりません。
      これをストレートに受け入れるのが宜しいでしょう。
      
      
      この項を設けることで気圧は流速に依存しなくなります。
     “ベルヌーイの負圧”が存在するということは、
      
       
      巷で蔓延している“流速が上がると気圧(水圧)が下がる・・・”は適切な表現ではありません。
      気圧(水圧)は下がりません!
      ベルヌーイの負圧により、壁面にかかる総圧が下がります。
      理論上は総圧が下がって [パスカル]=真空 を通り越して、壁面を吸い寄せる負圧にまでなります。
      運動エネルギーがこんなエネルギーに変身するなんて“エネルギー保存則”って凄いな〜とひたすら感心です。
      核反応時の E=mc2 で表される質量エネルギーが仕事エネルギーに転換することと同等の驚きです。
      定理を発見したベルヌーイさんは偉大です。

    ■ 値が同じになるからと言ってこの項を削除してはいけません。
      作用する方向が違います。
      
      この式はベルヌーイの定理の仕組みを理解する上で有用です。

    ■ 従来の式は、計算式としては有用です。
      
圧力エネルギーが等方性から異方性に変化するメカニズム
      
      事象の本質を捉える別のテクニックとして、ディメンションのスケールを拡大または縮小してみると、
      自明な事象と結びつけることが出来ることがあります。
      例えば[m][kg][s]の長さをキロメートルに拡大するとかμメーターに縮小するとかしてみます。
      時間を1年に拡大するとかμ秒に縮小するとかしてみます。
      別のテクニックとして、基本中の基本としてディメンションを揃えることが肝要です。
      左辺と右辺のディメンションが違う式とか、ディメンションが違う量を加減算(乗除算は可)している式は
      表現が誤っています。何か重要な要素が簡略化されている可能性があります。
      別ページにも載せましたが τ[s]=[F]・[Ω] という時定数を表す式の両辺のディメンションは
      一見違っているようですが実は合っています。[ファラッド]・[オーム]を[秒]へ誘導できます。

    ■ 余談になりますが、或るエネルギーの増加により別の正(であると思い込んでいた)エネルギーが
      負のエネルギーに変化するメカニズムを重力に応用すると、もしかしたら反重力を発見できるかもしれません。
      ってことは無いでしょう・・・。

ピトー管で速度が測れる訳
     
リーディングエッジより下方の空気が翼上面へ分岐するのはなぜか
    ■ 航空機の主翼において、リーディングエッジ(翼弦線の翼前端部)よりずっと下方の空気は、
      そのまま直進して翼下面へ分岐すれば良いものを、わざわざ遠回りして翼上面へ分岐する訳を記します。
      普通に考えると、翼上面へ分岐するか翼下面へ分岐するかは、
      翼前端に到達してから決定すれば良いように思えますが、実はそうではありません。
      ずっと前方の翼上面と翼下面の場の状況が音速で伝播して翼前端に到達していない空気の微小体積に
      作用を及ぼします。
      これを受けて、翼前端に到達する以前に微小体積の進路が決定されます。
      空気の微小体積は、翼前端に到達する以前に翼上面と翼下面の場の状況を知ることになります。
      (或る場の状況が別の場に作用する解析はスーパーコンピュータが得意とするところです)
      

    ■ 日常生活で目にする類似の現象があります。
      道路上において事故現場の状況が光速で伝播して後続車に作用します。
      後続車は事故現場の状況を知ることができるので、事故現場到着以前に回避行動を起こすことができます。
      場の空気を読めない鈍ドライバーは、事故車とお見合いすることになってしまいます。
      

ベルヌーイの定理と取り違え易い効果と現象





































                                        
航空機の主翼(巡航飛行時 - 迎角小)に作用する力
航空機の主翼(低速飛行時 - 迎角大)に作用する力
航空機の主翼(背面飛行時)に作用する力
航空機のエルロン・ラダー・エレベータに作用する力
航空機のスポイラー、1枚板の全可動水平尾翼に作用する力、たこ、紙飛行機
スプーンが流体に引き寄せられる現象、ピンポン玉が流体に引き寄せられる現象   
回転するボールが曲がる現象   
キャブレター   
ロートに吸い付くボール   
霧吹き   
紙が流体に引き寄せられる現象
2枚の紙とか2個の風船がお互いに引き寄せられる現象
併走する自動車・船舶が互いに引き寄せられる現象、
ホームを通過する電車に人が吸い寄せられる現象  
トンネル内を疾走する新幹線車内の気圧が下がる耳ツン現象

    ■ 参考図:航空機の可動翼
      

    ■ 噴流にピンポン玉を浮かせる実験の正しい解説です。
      

      こんな解説がありました。この現象はベルヌーイの定理ではなくコアンダ効果によるものです。
      ホンダ・ヤマハ・スズキ創業の工業都市浜松が古風な京都市より劣るなんて情けない・・・・。
      

      もうひとつ。この現象はベルヌーイの定理ではなくコアンダ効果によるものです。
      
      ベルヌーイの定理は“噴流”にはあてはまりません。
      個人の趣味のサイトならまだしも、権威あるはずのアカデミックなサイトでかような情報を流すのは問題です。
      同じようなことで“水底にある物体に浮力は働くか”というテーマでも、教職に携わっておられる方々で
      意見が分かれています。拙筆“浮力の正体”をどうぞご覧願います。

流体に吸い寄せられるスプーン
      水流に吸い寄せられるスプーンは良く目にしますが、それでは水銀流の場合はどうでしょうか?
      スプーンは水流の場合の逆方向へ振れるでしょう。

      
〔メモ〕

    ■ 気圧(水圧)は方向を持ちません。
      気圧(水圧)が面に作用すると始めて方向を持ったになります。
      気圧(水圧)とは別物です。
      拙筆“浮力の正体 - 水圧はあらゆる方向に作用”をどうぞご覧願います。

    ■ 気圧(水圧)は直接測定できません。
      面に作用して発生したを測定して、気圧(水圧)を算出します。

    ■ 

〔リンク〕

    ・ 今さら流体力学? 木田重雄氏著 数式ではなく図で現象の本質を適確につかむ 221頁に及ぶ長大な pdf 資料
    ・ 同志社大 エネルギー機械工学課 水島研究室 の
      http://www1.doshisha.ac.jp/~jmizushi/index2.html の、
      流れ学 ・ 流体力学サブメニュー で開くページで、
      流れ学 → ダウンロード 流れ学 I で開く NagareI.pdfファイル
    ・ Maxima を使った流体力学基礎演習 647ページにわたる長大な pdf 資料
    ・ まぢぽん製作所 - トンネル内を疾走する新幹線車内の気圧を実測
    ・ 日立製作所 国鉄新幹線電車用連続換気装置の開発 - トンネル内を疾走する新幹線車内の気圧
    ・ 漏斗からの噴流により空中保持される球 pdf資料 防衛大学名誉教授 五十嵐保氏
    ・ 一般社団法人 日本機械学会 流体工学部門 楽しい流れの実験教室 霧吹き1
    ・ 一般社団法人 日本機械学会 流体工学部門 楽しい流れの実験教室 霧吹き2
    ・ 粘性流体の垂直応力 - 面に垂直に働く応力 pdf 資料
      東京大学 大学院 環境モデリング統合学 研究室 佐藤氏のページ  作者の愛犬 Kevin 君
   試しに“ベルヌーイの負圧”でググルと2件ヒットしました。
    ・ 早稲田大学 発声のしくみ パワーポイント資料の15ページ
      http://www.f.waseda.jp/hon/kotoba/Vocal_tract.ppt
    ・ ネスプレッソ ラティシマ コーヒーメーカーの話









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Update 14 Desember 2014
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