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１万４千名様御訪門、感謝特別記念特集『飛躍』 第十三話
 さあ〜、安全な飛行機へ一番乗りをしよう。
空を飛ぶ希望に向かって、あなたも未だ見果てぬ夢であった空への飛翔化の研究者、設計者の気持ちで考えていきましょう。 （ほんとう、長い特集になりそうですね・・・どれだけ、深い掘り起こしをやっている事になるのでしょうか？) と言う事は知られざる事ばかりを物理的に置き換えてやっていると言う事にもなるんです。 特殊なフィールドを高度な数学を駆使した所で人間の体をいきなり細胞レベルから詳しく勉強しても病気一つ治せないのと同じ事です。 体の造り全体と働きを知る必用が有ります。 新創造者として考えていく上では順序的には当然的に表からという事になりますね。  前回の記事(第十二話)の中で整流効果(気流の流れを安定させ方向性を整えさせる)を見い出す原理とボデイである球体(ボール)を変形させる事で揚力を得る原理を知りました。 そして、飛行機の翼の原理である揚力を持たせる構造も分かってきました。 では、「早速応用といって見ませんか・・・」と話しは進んでいきます。 では球体の重心がこの翼の重心と一致するように付けてみようという事になります。 出来上がった機体は相変わらず、空気密度と同じとしておきます。 【【揚力をつける２枚の翼(単葉機と同じ)を付けた場合】】 きちんと飛べますか？ 【机上】 左右の翼の重量と生じる揚力のバランスは理想的平衡状況、球体(ボール)の進行方向に対して横(側面)からみても重量バランス・揚力の中心が重心と完全に一致している。 こんな、環境中ではこの飛行物体は水平飛行と揚力との合成で直角三角形の斜辺状に上昇していきます。 しかも、機体である球体からの噴射はいつも水平方向に噴射され、極めて安定した飛行を続ける事が出来ます。 ・・・・とまあ、こんな事になる訳ですが、物理上にはいつも落とし穴が待っています。 【盲点・・・＝＝実際】 横方向から見て、球体の中心点Oに対して、上向きの揚力としてのベクトルの作用点の(平均の)中心が一致していないと、横方向から見て、揚力作用点のずれにより、横方向から見て頭と尻が球体の胴体中心点Oに対して各々逆方向となる回転モーメントを生じる。 機首である頭が下がるか上がるかしながら胴体側面から見ての左回りか右回りの回転を始める事となるのです。 機種が下がる方向にモーメントが作用すると、推進力方向の向きも変わりながらベクトルが合成され、その運動は降下しながら進み宙返りを伴う期待はずれの運動になります。 機種が上がる方向にモーメントが作用しても、一端は、軽い上昇を試みますが後方への宙返りとなり、やがて降下へ運動となる宙返りによる降下の繰り返しとなります。 どちらも期待はずれでξと言う文字のようなキリキリ舞いの落下運動をします。 少しでも機体密度が機体密度より大きくなり、重量が増えますと重力が作用し降下に対する揚力という事になりますので、揚力成分の向きが変わると、このような現象となります。 重力加速度に対して、下向きには１０倍の加速、上向きには１/１０倍の加速しか同じ推進力からは得られませんので、１００対１の差で降下へと向かわされるわけです。 とても不安定で操縦不能であり実用化は不可能ですが一種のチャレンジモデルとなります。 飛んでいるうるさい蚊がスプレーや蚊取り線香でキリキリ舞いの撃墜を喰らった状況、あるいは、本物の戦闘機が機銃掃射を喰らい撃墜されて墜落していくのと同じです。 さらに左右の翼の重量と生じる揚力のアンバランスが生じると、飛行機正面から見ての左右への機体の回転モーメントも生じてきますが、これは速度が上がると酷くなります。 と言うことで、きりもみ墜落型の最悪コースとなります。 【物は順番でもっと単純な揚力を生み出さない平板の翼で考えますと・・・】
①球体の前方から見て翼による質量のアンバランスにより、胴体が正面から見て、左右いずれかに廻りだします。(回転モーメントによる)
②進行方向に対して真っ直ぐに向かわず、左右いずれかにずれていきます。(正面から見て機体の重心が重い方にずれ、ベクトル合成において方向がねじれる) ③側面方向からの球体に対する頭と尻の回転モーメントは極僅かな歪から発生し徐々に拡大していく。 ※ところが、翼の整流効果で、空気に対する抵抗効果が変化が緩慢になり、変化速度が遅くなります。
(お風呂の中で、手のひらを動かすより、洗面器をを持ち動かす方が水に対する抵抗が大きくなり、加えた力に対しては変化速度が遅くなるのと同じです) 【これまでの結果から〜〜〜♪】 以前よりは少しは整流効果によりマシにはなったような気がします。 ウーッン、残念ながら、しかし、まだこの翼だけでは、飛行機として飛べない非現実モデルです。 どうすればよいか？ 人々は考え続けていきました。 大変、難しい問題でありますがチャレンジは続いていくのです。 制御と言う概念がようやく出てくるのは、産業革命以後の近代科学工業時代に入りだしてからの事です。 とは言っても、車や時計などに見る調節機構や調整機構とおそらく呼ばれていた物の類いから出発しています。    海洋生物の魚類や鳥類にモデルの見本が置かれるようになってくるところです。 魚のひれや鳥類の羽ですが、多くのヒレや鳥の尾羽に関する物が未搭載の性ではないかと直感的に考えていきます。 そこに、機械的あるいは物理的運動を理想化する秘密が隠されているのではないかと・・・ エッフェル塔から鳥の翼をまねて体に付け飛び降り飛行を試みた映像シーンの記録がありますが失敗に終わりました。 悲劇の惨劇ですが見果てぬ夢への冒険は探究心と科学力によって克服されていきます。 ・問題を解決する為には現象を整理しまとめる事 ・問題を解決するのに適当と思われる事を考えて洗い出してみる事 ・良いアイデアとして有機的に結びつきそうな事があれば、まとめて整理し思考の上に実験し、実験結果をまとめる事 物理の学科を問わず実験・考察・まとめと言う事は大切な事ですが、見えない内容を理屈的にでも見えるようにしていく事が科学心でもあります。 霧の中の少女 久保 浩 これも古い古い歌謡曲です。
 今回は鎮魂歌(レクレイム)を兼ねて飛行機化の為に尽くし命を犠牲にされた方たちへ捧げたいと思います。しかし、今聞いても独自のいい響きがありますので魂が安らぎます。
当時を偲ぶと割りとこのような曲のように少し悲しい話題の歌も多かったですね。 子供達はそんな事など意識せず流行歌と言えば何でも良く歌っていたようです。
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*(^◆^)*『特集記事』
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コメント（7）
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１万４千名様御訪門、感謝特別記念特集『飛躍』 第十二話
   翼をもらう事は、ヨーロッパ的表現では、天国に召されていく事を示すことなるすのですが、此処では飛行機の生誕の為の物理上のお話として展開していきます。 例え、空気中を闊歩出来るほどの推力を持った球体(ボール)になったとしても、真っ直ぐに目的方向へ進行して飛んでいってくれない事が前回の記事で分かりました。 進行方向に対して空気噴射の角度が±に少しでも偏角を生じて噴出するとボールの運動平衡性が崩れてどうなるか分かりせん。 このボールの水平方向に噴射しているのが、角度的に超理想的常態でも風などが起こり流れ込んできますと、忽ち気流に対して偏角が生じます。 また、地球は丸いので取り巻く空気環境は理想平面ではありません。 従って、少し、ボールが進行すると偏角が生じ、段々と姿勢制御が狂ってきます。 しばらく経つとネズミ花火のように放っておけないほど酷い常態となり、そこらじゅうを暴れまわる事となります。 直線的に飛行する事など夢の話しとなります。 そこで、チョッとでも真っ直ぐな方向に進める工夫をと言う自助努力が求められます。
ニュートン力学のニュートンで有名なリンゴの実をヒントに考えて生きましょう。 翼が何故、必要となり誕生してきたかの原始時代のような物語です。 【リンゴの窪みをボールの頭側だけに持たせる】 何が起こるでしょうか？
※後方に小さな穴が開いた噴射を行う自力の小エンジンつきで空気密度と同じ球体のボールとします。
正面から進行方向に平行に気流が流れてくるとしますと横から見る側面上の気流はボール平面を沿って圧力分布を形成します。 通常なら横から見ると球の中心の水平線を境にシンメトリックな上下対称の全く同じ圧力分布状態となり上下に働く力は平衡しています。 【答え】 下に下がります(下降) 【理由】
空気の偏流が生じていますが、頭の凹み部分における気圧が下がります。 すると頭の上側を流れる気流の圧力の方が高いのでボールの頭は押されたようになり下に下がります。 【リンゴの窪みをボールの下側だけに持たせる】
何が起こるでしょうか？ ※後方に小さな穴が開いた噴射を行う自力の小エンジンつきで空気密度と同じ球体のボールとします。
正面から進行方向に平行に気流が流れてくるとしますと横から見る側面上の気流はボール平面を沿って圧力分布を形成します。 通常なら横から見ると球の中心の水平線を境にシンメトリックな上下対称の全く同じ圧力分布状態となり上下に働く力は平衡しています。 【答え】 上に昇がります(上昇) 【理由】
空気の偏流が生じていますが、下側の凹み部分における気圧が下がります。 するとボールの下側を流れる気流の圧力の方が高いのでボールの頭は押されたようになり上に昇がります。 【※これから考えられること：】 ボールの頭をへこましたり、お尻をへこましたりしたボールと言うのは、どこか海の中の生物の足こそありませんがクラゲに似ています。 ところでお尻をへこましたリンゴのような球体は横方向から見て前後に円盤のように薄くなるように引き延ばしていきますと団子のようになります。 よ〜く眺めていると、これは、飛行機の翼の形に似ていませんか？ あるいは鳥が思い切り横に翼を広げている時の感じに似ています。 そうです、揚力を生み出すあの翼の構造です。  生物でもし、頭側や尻側を任意にへこましたりする事が出来る物が居れば、上昇・下降の運動制御を浮遊生物として可能かする事が出来たでしょう。 一種のクラゲ似た生命体で足がないので、それより運動能力として劣る生命体としての存在レベルですが・・・・ 【板】 何気ない薄っぺらな板、ペラペラの紙、セルロイドの下敷き、金属板・・・等々。
平行する気流(風)と組み合わせて運動を考えて見ます。
【その一 気流と⇒平行に板を置きます 】
側面である横から見ますと気流の流れの線と板の厚みだけの線は平行しています。
気流に対する抵抗は板の厚みの部分の風と向かう正面の面積だけです。 この抵抗は一応、無視できるものとしておきましょう。 上昇や下降には影響を与えません。 ※此処で平行の気流の流れの変わりに螺旋状に渦を巻いてくる気流(扇風機や飛行機のプロペラによる風、昔の洗濯機の渦を巻いている水のような物)が平行にやってくるとどうなるでしょうか？！
板によって進行方向に常に回転していた螺旋の渦上の風の向きがブロックされ遮断されます、そして、板と並行的に風の流れが整えられていきます。 【その二 気流の流れに対して板の後方が尻上がりに↑上向くように斜めになるように固定しておきます】 気流の流れは水平平行から板の正面上を上向きに板に沿って流れが変わります。
板の下側は圧力が下がりますその為に下側から回り込んでくる気流が板に沿って流れるようになります。 ※螺旋状に渦を巻いた風には上記同様、風の流れを板と並行になるよう整えていきます。
【その三 気流の流れに対して板の後方が尻下がりに↓下向くように斜めになるように固定しておきます】
気流の流れは水平平行から板の正面上を下向きに板に沿って流れが変わります。
板の上側は圧力が下がりますその為に上側から回り込んでくる気流が板に沿って流れるようになります。 ※螺旋状に渦を巻いた風には上記同様、風の流れを板と並行になるよう整えていきます。
翼としての羽根の誕生は姿勢制御の為に出来上がってきた構造と言うのが物理学のスコープからの重要な見地です。
安定を得る為に上昇・下降の為の揚力を得る原理をリンゴのような窪みから知る事が出来ました。 そして、板の役割として風の向き(流れ)を変える事と空気として乱れている流れを整える整流と言うことを見出しえます。  蛸の頭は有る程度自身で変形しますが、運動能力は既に発達していて、岩場の巣窟に入る為に変形作用が環境に合わせて護身用になっているのです。ところで、今度は烏賊に注目すると、烏賊のエンペラーは翼とラダーの一体化した内容を持っています。 筋肉を動かして変形させラダーとしての役目を持たせて水泳します。 その整流効果により水泳中に起用に身を上下にシフトさせたりしながら身の安全をも図ります。 ここで烏賊のエンペラーが上記の板の役割として急接近していきます。
板とりんごの窪みとの組み合わせが飛行機の翼の原理を持っていくということです。 さらに鳥の尾羽や魚類の複雑なヒレという関係も既に記事中役目を書いていますが、この、関係に組み合わせていく必要が有るのです。 まず手が出るのか足が出るのか、それは分かりませんが、このボールにそれらしき未来が見えてきました。
それが進化と言う飛躍であり飛翔の為の準備とも言えると思います。  東京ドドンパ娘 渡辺 マリ ドンパンやかつけだまが禁止にも関わらずよく流行っていた子供の頃によく耳にした曲です。 この時代の歌謡曲としては可也パンチがありました。 仕事も船にしろ、小さな鉄工所にしろ、アークやガス溶接に交えリベット打ちのけたたましい音が
良く聞こえていた物です。
物づくりの世界に響く憩いと勢いです。 楽しみを作る為の入口の苦労時代で有ったのかも知れません。
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１万４千名様御訪門、感謝特別記念特集『飛躍』 第十一話
今日は、前々回の球体のボールに再び登場してもらい飛行原理の話を続けていきたいと思います。 球体のボールを構成する物質を全く空気の密度と同じとします。(そして空気は理想気体とします) 空気中に静止して浮いているボールに水平移動をさせます。 今回は突き出しの力を加えません。 進行方向に対して後方の球体の一点に小さな噴出口を設けます。 仮想的エンジンとして球体の内部には空気を吐き出す物がセッテイングされている物とします。  これは見たところ、飛行船の原理に似たようなイメージがありますが、一応、忘れて置いてください。 さて、運動能力の分析の開始です。 このエンジンが理想的に完全に空気噴射をボールの重心から水平方向に出していると進行方向は水平方向の前になります。 次に、進行方向に対して空気噴射の角度が±に少しでも偏角を生じて噴出するとどうなるでしょうか？ 【水平方向から下側に噴射すると】 ボールは下向き↓の噴射力によるベクトルを水平方向と垂直方向に分解します。 今までは垂直方向のベクトル成分は0でしたが球体を上昇させる上向き↑の力となるベクトルが生じています。 水平方向は垂直に分解された分減少しますので移動速度は落ちます。 【水平方向から上側に噴射すると】 ボールは上向き↑の噴射力によるベクトルを水平方向と垂直方向に分解します。 今までは垂直方向のベクトル成分は0でしたが球体を上昇させる下向き↓の力となるベクトルが生じています。 水平方向は垂直に分解された分減少しますので移動速度は落ちます。 【発見：第一】 飛行機、特に戦闘機では極力機体の運動能力(＝＝戦闘能力)を上げる為に揚力が発生しない構造の翼になっています。 ところで、厳密には僅かに上向きの揚力が出る翼の構造になっています。 同じ力なら f = m・v により速度が出ます。 しかし、上昇時には重力に逆らって上昇する必要があり、f = (m・g)・v'となります。 ｖ'は水平時の速度vの約1/10になります。 下降時は重力加速度が作用しますのでエンジン出力成分の速度成分(水平速度分と同じ)に g による重力加速度が時間と伴に加わってきます。 その差は変化の開始初期から10倍以上の上下の速度差になり、高度としての位置関係が機体が上に振れるか下に振れるかで極端に変わる事を意味しています。 これは乱気流などの気流の変化に対して、機体の制御を行う時には、上昇揚力を得る構造にしておく方が、機体を安定した安全な機体状態に保ちやすい、制御しやすい事を意味しています。 特に低空飛行時に水平飛行の積りが想像以上に下に押しやられたんでは危険極まりない事を意味します。 海だけではなく山があります。 ※つまり、下側に揚力が振れた場合、極端に高度が下がると言う事を意味しています。
小さな安全意識に対する飛躍構造は戦争否定型の方に強力に技術的なカバーが理論的にも横たわっていたのです。 【発見：第二】 側面方向から飛行体である球体(ボール)眺めるとボールの中心の重心をモーメントの中心としてボールが進行しながらも回転し始める。 すると、進行方向も変わっていく 右回りか左回りになるが段々と不規則な廻り方をし始める。 これは、打ち上げ花火の尾である木の部分を取り除き、頭だけで、飛ばした時と同じ状況になり、ネズミ花火が空中を飛んでいるのと同じような状況になる。 つまり、安定したした水平飛行はたちどころに崩れ去っていくのである。 しかも、どこへ行くかも分からない。 海の蛸や烏賊は胴体と足を使っていましたが、蛸は真丸のボールのイメージがあります。 足の重要な役目はこんな側面方向からの回転モーメントが生じないように制御する能力の一部と化しているのです。 もし飛行機の胴体が側面から見てプロペラのように廻っていたら大変ですよね！？ 【必用な事は・・・】 そこで、このボールの飛行能力を安定させる方法が進化的に必要となります。 ボールに蛸のように足が吹流しのように生えてくれれば、良いのですが、方向的には飛行船の状態になります。 それに正面方向から見ての左右に対する円の中心方向に対する回転モーメントも不安定的に発生してきます。 噴射の空気が均一に噴射されて、捻れがなければよいのですが、歪みが少しでもありますと発生してきます。 そこで解決策として手や足が出る事になるのですが、それが飛行機としての翼の役目です。 そして、そこにはラダーも含まれてくるのです。 これらは、飛ぶ為だけではなく、上昇・下降・方向制御・機体バランスに必要になるのです。 機体を自然と友達関係を築くと言う事はそういう事を意味し指してもいるのです。 手や足が付くと作用・反作用でエネルギーとしての力の作用する方向性を定めていく事が出来るようになるのです。 足で地を蹴りますと体が前へ進みますが、これは、足を使って地を蹴ると蹴った方向は後ろ向きですが、体は反作用で前へ進むのです。 大きな地球を蹴ってもびくともしません、いわば、ぶつかっていって跳ね飛ばされているのと同じ事になるわけですが、本人は歩く為の手段・方法としてしか気付く事もありません。 ジェットストリーム 飛行機としてジェット機も含め物理的に運動的に飛躍・飛翔化できる構造に至る事への過程は大変な物です。 それは人類の科学の結晶、夢の実現であったのです。 ロケットもそうでありますが、交通機関としてのロケットは以外と構造は簡単ですが、 開発的には一番後になっています。
しかし、ありとあらゆる事を駆使して自然を出し抜く必用がありました。 お膳立ては双方に相互的にも有るのですが、海洋の生物に紀元を置いていると言うのは過言ではありません。 その運動機能や構造で、一番、似通っているのですから感謝すべき事でしょう。 |
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１万４千名様御訪門、感謝特別記念特集『飛躍』 第十話
 物理学と言うのは、微分式にしろ積分式にしろ、最も簡単な公式に適用するくらいの事でありながら、物理運動方程式と絡むと、原理的に理解することさえ困難に思ってしまう人が大半です。 その原因は実はあまりにも数学力にウェイトを置き過ぎて物事の理を物理として考えていない所にあります。 数学は物事の理を説明する手段ではないのです。 物理を数学と言う言語で憶えようとするといつまで経っても物理の女神様は微笑んでくれないのです。 物理を理解しようとするには物理言語で理解していく心がけが最も大切です。 数学はあくまでも補助手段であり、助手に過ぎません。  前回、ニュートン力学の単位の使い方に過ちが有ると指摘しました。 MKS単位系(メートル・キログラム・秒)による世界の表現域です。 昨今の表現を見ていますと、明らかに狂ったように、複数の域で、同様な単位の解説方式に切り替えていますが、説明そのものが何れも欠損しています。 大きな過ちの原因は、ニュートン力学の発生過程を正確に見ていない事に、愚かさが未熟的に発生していると思うのでありますが、目立ちがり屋がしでかす単なる自己満足に過ぎないと感じています。 この件に関しては目的主題から外れますのでこのくらいにしておきます。  一つだけ触れておきますと、宇宙空間を漂う物体が、星の引力にも影響を受けずに、有る速度で慣性運動を続けている時、この物体は運動しているので運動エネルギーを持っています。 この時の物体による慣性力は f = m・v で表現されますが、この力は仕事率(パワー)であり、同時に仕事(エネルギー)である事に変わり有りません。  運動物体による運動から得られる力は単位として Kg・m ですが力は時間の関数ではありません。
力を一秒間にどれくらい作用させているのかを示すのが仕事率ですが単位はKg・m/sec or N/sec ・・・等々です。 慣性力は単純には比喩的な扱いとして一時衝撃力と同様なものと考えてください。 即ち、力の作用する時間継続が以後に存在しません。 f = m・v では単位はまだKg・m/sec です。 しかし、これはMKS単位系ですので、一秒間の間の力の表す総称としてのMKS空間単位ですので時間の区間として一秒(t = 1 ・・・ t1 - t0 = 1と同じ事です) を掛け合わせる必用があります。 単位としてはKg・m/sec × 1sec = Kg・m ( or N)となるのです。 偶々、乗数としては1なので省略されていますが、高等学校の物理Bあたりでも触れずに教科が進められています。 しかし、思い出してください。 仕事は物体の重さ m (Kg) の物を L (m) 運ぶ(移動)と言う、重さと距離の積でした。(単位はKg・m or J or N・m ・・・等々)
ここから逆方向に仕事率、力という方向に単位を考えていくと解決がつくのですが、もう、ある種の域では適用がでたらめになっています。
 『力 f = m・v (Kg・m/sec) ⇒ (Kg・m) はMKS単位系ですので、一秒間の間の力の表す総称として、空間単位に、時間の区間としての１秒を掛け合わす必要があり、単位を正規化するというのが、昨日の思考中の中から見い出し得た大発見でした。』
仕事としての単位として眺めて下さい。
仕事はニュートン力学では単位としてKg・mやJ (ジュール) を適用していました。Jがホンチャン系です・・・ 此処に単位,、Kg・m があります。 すると、慣性力の力も仕事率(パワー)も仕事(エネルギー)は皆同じになると言う事にお気づきでしょうか？ 高校当たりの物理では最初、力はKｇ単位で扱っていたと思います。
物質に作用するベクトルですがA点に力50Kgが作用していますなどの例です。 これが圧力や重力加速度を伴った50ｇ(gは重力加速度)と言った内容にそのままで変わっていっているのです。 ※このあたりの単位の変換問題で意味不詳となり物理が分からなくなってしまうと言う事ではないかなと思います。 単位付けの世界と何故そうなったのか分かりやすく説明しておくのも重要なことです。
今回の説明では、それでも、まだ難しいと思います。 (何れまた、触れる事になれば、逆から流れる考え方を紹介したいと思います。) 加山 雄三 海その愛 海を眺めて湧いてくる寛大な高揚精神と勇気
生命の起源との対話 そこに於けるドラマは果てしなく広大でさらに広い世界へと
夢と冒険と若さと自然への回帰へ向かう |
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１万４千名様御訪門、感謝特別記念特集『飛躍』 第九話
  飛行機の統合的な面からの設計思想と力学を此処からは勉強していきましょう。
丸みを帯びた曲線による流線型のデザインはイメージが創造しやすく複雑怪奇に凸凹したものと比べると余計な観念や概念を一時忘れさせてくれますので好都合です。 考える視野上に余計な事が次から次へと頭に思い浮かんでいたのでは頭が却って痛くなるばかりか理解をより遠ざけてしまいます。 エネルギーは、帯びるという概念を用いると好都合な物理上のシーン展開が出来、理解を助けてくれる働きがあります。 運動をする物体で言うと動いている時の物体が持つその瞬時の物体の慣性力そのものです。(力 ｆ = m・v) 毎々、この慣性力の一部を消費する抵抗力に相当するエネルギーを充当すれば等速度運動が実現可能なわけです。 いずれにしても運動する物体においての帯びているエネルギーは分散した力の合成の総和でもあります。 力のベクトル関係の合成方向を考え、そのベクトルの運動の意味する物を把握し、その個別的な分解されたベクトルの働きを理解した上で、そのベクトルそのものを操作する、つまり、そのベクトルの大きさを変える能力や機能・機構を考えていきますと機能・機構制御という所に結びついていきます。 固有のベクトルの大きさを変えるという事は、ある統合出力からの出力配分を自在に任意に変えていく能力でもあります。 それが飛行機では上昇や下降、旋回、速度の制御と言う運動能力を制する制御の役目でもあります。 それは操縦桿操作により指令が制御指令として発布されていきます。 言葉の意味合いをベクトルの分散の逆方向に収束させて言い換えると、運動エネルギーは固有ベクトルの総和による合成が運動を行う力であり、その力を担っているエネルギーそのものです。 運動エネルギーはあくまでも物体が固有の物質形状を崩さずに移動する運動に関わるエネルギーが基本です。 元素レベルの原子核やら中性子、電子などで固有変化する核融合による形態は通常の物体としての運動とは便宜上別に扱います。 物体の重さ(質量)をm(Kg)としますとE = m・c・c (エム・シー2乗)となりますがこれはアインシュタイン博士が導き出した物体としての物質全体の持つ固有のエネルギーとなりますから、扱う領域が異なります。 現在、ニュートン力学とは言え、非常に混乱を招く解釈がされ、物理の単位系としては、認めがたいような記述が多くあり、解釈を間違っていると言う帰来があります。 でウェッブ・ページで再勉強される時にはくれぐれも用心をしていただきたいと思います。 上手い表現に使える蛸や烏賊の話、鳥の話をこれからもしばしば織り交ぜていく事になります。 海洋に生命が発生し烏賊や蛸類に進化しさらに魚類へと発展していく、これは、進化の飛躍です。 海の中での運動能力から陸上や空中への適合性を得て鳥類は進化上の新たな飛躍を遂げ、その飛翔化と伴に空を闊歩し歩ける存在となりました。 一方、人類が得たのは、魚類的に海を進む船を飛躍として得ました。 歴史の進みと伴に自動車、鳥に憧れ空を飛翔する飛行機へと発展させて大きく科学をも飛躍させました。 ところで、今回、物理の飛行運動を理解するに当たって、本等に、一から誰にでも分かりやすくする方法はないだろうかと思案しながら記事の作成編集をしていました。
面白い方法を見つけましたので、入口はスローで入り、中身は自然に濃くと言うスタイルを辿られれば結果として良いなと考えています。 最初はウニやクラゲをイメージする鞠状の球体(ボール)を使って飛行原理や上昇下降、方向転換を考えていこうと思います。 このボールを使いながら次第に形が飛行機のように変形していく仕掛けです。 どこまでボール状のままでいられるか見物でもありますが・・・ やがて、足が出る、手が出るの蛙  のような方式です。球体のボールを構成する物質を全く空気の密度と同じとします。(そして空気は理想気体とします) 【静止】 このボールを静かに任意の空気中の位置に置きます。 すると、このボールはいつまで経っても空気中にそのまま浮いています。 (海で言うと魚が空気袋に空気を溜め比重バランスを取っているのと同じ事になります) 【移動①】 このボールを空気中で軽く突いてやりますと突きだされた方向に移動運動します。 水平方向に突かれると水平方向移動しますが空気の抵抗でやがて静止します。 その時の高度は初めと変わりません。 【移動②】 このボールに流れる空気流に置きますと空気が流れている方向に移動します。 この空気流の流れが水平方向だと高度は変わりません。 上から下向きだと高度は下がっていきます。 逆に下から上向きだと高度は上がります。 ここで面白い事を考えて見ましょう。
今、ボールが空気中で静止して浮いている状態で考えると、地球の重力は作用しています。 何故、重力が作用していると言うのに高度を一定にしたままでいられるのでしょうか？ (不思議ですね) 答えは海で考えれば分かるとおりです。 空気と密度が同じと言うことは、比重が同じで、空間的に静止させれば、釣り合いが取れて、同じ位置高さにいる事が出来るのです。 では何故、同じ密度だと、平衡して同じ高さや位置が維持できるのか不思議に思いませんか？ (今度はチョッと難しく感じませんか？) これは分子間の運動で環境としての場の状態が安定していると見なされるからです。 運動的には、密度の同じ分子間で作用・反作用が生じているわけですが、同じ物同士でぶつかり合っているので、エネルギーの置換が同等であり、左右上下どちらへ移動する確率も平等で同じなので、結果的に、逆方向による成分では打ち消しあい、物体として移動する運動力が生じないのです。 パチンコの玉が箱に入れられた状態で揺すぶられているのと同じです。 積層されたパチンコの玉の位置が、入れ替わるようなこと自体、チョッとやそっとでは起こりえません。 その適当ないくつかがボールを構成していると見れば、同じ状況になり、ボールが移動しないのがお分かりになるでしょう。 重力はきちんと作用しています。 まぁ〜、言葉の語呂合わせ的、物理上のマジックです。 力を f とし、球体のボールの質量を m とし、速度を v としますと ｆ = m・v となります。 変形して、速度を求めますと、 v = ｆ/m (m/sec) となります。 静止している球体のボールを力 f で突付きますと初速 v は上式となって移動を開始します。 今回は非常に簡単に見える物理上の公式を一つ使って、水平方向に移動する場合の運動モデルを考えてみました。
しかし、重力と言う物を考えると何か少し変な気持ちに変わったでしょう。 少しばかりは、お風呂で、軽いおならをするようなイメージを連想する時の笑いにはならなかったことと思います。 この球体のボール利便性があり重宝しそうです。
次回をお楽しみに・・・  石原 裕次郎 夜霧よ今夜もありがとう 飛行機の物理原理を古典的なエリアから探り出し理論化していくのは
霧の中から名著を探し当てるに等しいような物です。 ポケモンのようなボールが見つかれば 子供も喜んで大笑いしながら読む気にはなってくれるとは思いますが・・・。 |
