流体力学を学んだ私が，幼稚園児に飛行機がとぶ理由を聞かれたら...

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2017-02-02

流体⼒学を学んだ私が，幼稚園児に⾶⾏機がとぶ理由を聞かれたら勉強ログ 勉強法

Written By：Yuki Sako あとで読む
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⼩さい時，疑問に思っていませんでしたか︖

なんで⾶⾏機は空を⾶ぶんだろう...
あんな重くて⼈が何百⼈も乗ってるものがなんでロケットとかならまだわかります．
下からなんか噴射してるし，その⼒で⾶んでるんだろうなって思うでしょう．
でも，⾶⾏機ってエンジンで下に噴射してないし，なぜあれで⾶ぶんでしょうか．
今回は，流体⼒学を学んだ私がもし幼稚園児に⾶⾏機が⾶ぶ理由を聞かれたら…というお話です．
⼤⼈でもうまく説明できない⾶⾏機が⾶ぶ理由，細かいところはかなりごまかしますが，幼稚園児に聞かれても答えられるように実験を交えて説明してみます．

2017/02/03 19:50

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目次
1. 幼稚園児でも分かる「⼒」について
2. 揚⼒が分かる簡単な実験
3. ⾶⾏機は特殊な翼の形をしている
4. まとめ幼稚園児でも分かる「⼒」について
まず，⼒について理解する必要があります．
物を動かすには⼒が必要です．
例えば，ミニカー．
これを動かそうと思ったら，後ろから押してあげるなど，⼒をかける必要があります．
さて，ここで⾶⾏機にかかっている⼒を⾒ていきましょう．

⾶⾏機には，推進⼒，抵抗⼒，重⼒，揚⼒の4つの⼒がかかっています
まず，推進⼒．

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これは，前に進もうとする⼒です．
⾶⾏機には，エンジンが付いています．
それによって，⾶⾏機が前に進もうとする⼒が働いているのです．

そして，抵抗⼒．
これは，⾶⾏機が前に移動するのを邪魔するような⼒のことです．
例えば，とっても風が強い⽇，前に進もうとしても進めません．
それは，風からうける抵抗⼒があるせいなのです．
⾶⾏機ももちろん同じで，風から抵抗⼒を受けます．

前に進もうとする推進⼒のほうが，邪魔しようとする抵抗⼒よりも⼤きいので，⾶⾏機は前に進めます
そして，重⼒．
これは，⾶⾏機が下に落ちようとする⼒ですね．

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りんごが⽊から落ちるのも重⼒があるからで，これは簡単にイメージできると思います．
そして，最もイメージしにくいのが揚⼒です．
これが，⾶⾏機を上にあげる⼒です．
上にあげようとする⼒が揚⼒で，下に落ちようとする⼒が重⼒．
揚⼒のほうが重⼒よりも⼤きければ⾶⾏機が上がるというわけです．

さぁ，ここからが本番です．
ここで出てくる幼稚園児の疑問．

推進⼒はエンジンがある...
抵抗⼒は風...
重⼒はりんごとかも下に落ちるから分かる...
揚⼒ってどこからきたんだ...︖︖

揚⼒が分かる簡単な実験
さて，ここで1つ実験をしてみましょう．
⼩さい⼦に説明するときは，実際にやらせてあげましょう．

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⽤意するものは，ティッシュペーパー1枚だけ．と，このティッシュペーパーを⿐の上あたりに写真のように当ててみてください．

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さて，ここで⼝から思いっきり下に向けて息を吹くとどうなるでしょうか!!

ティッシュに吹きかけるのではなく，下に向かって吹いてください!!

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息を吹きかけることにより，ティッシュが当然動きます．
でも，多くの⼈の予想の逆⽅向動くのです．
多くの⼈は，風に押されてティッシュが体の外⽅向に動くと考えるでしょう．
しかし実際は，体の⽅にティッシュは動くのです．

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なぜこんなことが起こるのでしょう︖
実は，ティッシュは⾒えない⼒で左右から押されています．

そのティッシュを押している⼒は，空気の流れが速いところでは⼩さくなる んです．
ざっくり図解するとこんな感じです．

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http://www.yukisako.xyz/entry/airplane「なぜ流れが速いところではティッシュを押す⼒が⼩さくなるのか」という疑問に関しては⼤学の範囲になってしまいますので割愛します．
しかし，実際に実験をやり，ティッシュが動くことを実感したことで「空気の流れが速いところではティッシュを押す⼒が⼩さくなる」という現象については納得してくれると思います．
さぁ，ここまで来たら納得まであと1歩!!
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⾶⾏機は特殊な翼の形をしている
⾶⾏機の翼って実は結構特殊な形をしているんです．
⾶⾏機に乗ったらわかりますが，あの翼は普通の板ではありませんよね．

その特殊な形により，翼の上と下での空気の流れる速さを変えている というわけです．

2017/02/03 19:50

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さっきのティッシュの実験から，流れが速い⽅にものが吸い込まれることがわかりましたね．
つまり，その 翼によって作られる空気の流れの速さの違いによって⾶⾏機は浮かんでいる のです．

この吸い寄せられる⼒が，さきほど説明した揚⼒の正体なのです．

まとめ「なぜ翼の形が特殊だと上下で空気の流れる速さが違うのか」「ティッシュを押している⾒えない⼒の正体は何なのか」「⼀番浮かびやすい翼の形はどんなものなのか」「なぜ空気の流れが速い⽅に吸い込まれるのか」いろいろな疑問は残るかもしれませんが，実験を通して例を挙げたことで納得はしてくれるはずです．
⼩さいことから始まり，それ以上の「なぜ︖」を追求していくのが勉強の始まりなんです．
⼩さい頃の好奇⼼，それに答えてあげることで彼らの将来が⼤きく変わっていくかもしれません．
⼩さい⼦の疑問を聞かれた時に「これはね…」ってワクワクさせる話をすることが出来る，そんな⼤2017/02/03 19:50

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⼈になりたいですね．
これ，同じ理論は⾝の回りに溢れています．
例えば，電⾞の中で⾞掌さんがこんなことを⾔います．

電⾞が〜通過いたします〜⻩⾊い線の内側までお下がりください〜

で，意外と⻩⾊い線って⼿前にあったりするんですよね．
でもこれは， 電⾞が動くことによって空気の流れが速くなって，電⾞の⽅に⼈が吸い込まれて⾏くことを防⽌するため なんです．
⼤⼈からしたらわずかな⼒でも，⼩さい⼦からしたら⼤きな⼒がかかります．
⼦供と電⾞にのるときは，ちょっと内側めに⽴たせてあげるといいですね．
他にも，⾞で⾃転⾞の横を通る時，⾃転⾞がよろけたことってありませんか︖
それも全く同じで，⾞が動いて周りの空気の流れが変わり，⾞の⽅に吸い込まれていったんです．
ダイソンの⽻なし扇風機とか霧吹きも似たお話ができます．
こうやって，物事の原理原則を知った⼦供は，勉強が好きになっていくものなんです．

迫 佑樹 (id:McG) 22時間前

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