球体の振動や回転によるエネルギー損失について

2019/04/23

 読者の皆様へ。

 球体の振動や回転によるエネルギー損失について考えましょう。

 先ず、地球上での金属球体を投げた時の振動を考えます。球体が真球でないと、球体

を投げると振動によりブレて空気中を進みます。丁度、砲丸投げで、砲丸の球が均質で

、巣が少ないとブレがなく、より遠くに投げる事が出来るのと同じです。

 これは、ブレると、空気抵抗をより受け、直進性が失われる事にもよります。同じ重

さの金属の棒と真球をどちらがより遠くに投げる事が出来るかを考えます。

 真球の場合、同じ発射台を用意して、押し出し方法で投げ出すと、棒状金属より遠く

に飛ばす事ができません。方法論にもよりますが、人が手で投げる場合、大砲等の場合

、投げ方、色々です。

 槍投げの要領と、同じように真球を投げても、同じ重さの金属の場合、棒の方が遠く

に飛ぶのは空気抵抗が小さいからだと思われます。実際の槍投げは、槍に棒の軸を中心

とした回転を加えている様です。砲丸投げの場合、顎の下に着けた砲丸に回転をなるべ

く与えない様に投げている様です。

 これはルールなのかコツなのかを、選手に聞かないと判りません。ですが、棒状の金

属の場合、軸の回り方向に回転を加わると、直進性が増しブレが少なくなる様です。

 弓道の場合、私は勿論、専門家では有りませんが、弓に羽を付ける事で直進性を出し

ている様です。これは大抵、3枚の羽です。恐らく4枚でも、5枚でもいいのでしょう

が、矢を製作する上で1番、3枚の羽がバランスを取りやすいのでしょう。

 粒子が進んでいる時、必ず自転していると思われます。この自転は、物理的にどうし

ても起こりうる現象です。無回転に見えても必ず、ゆっくりと自転しているはずです。

これが鈍速度から高速度になるにつれて、直進性に回転数が密接に関係してくるはずで

す。進む距離に対する回転数です。

 空気中と真空中で比較すると、空気中では重力を考慮しないと、直進性が失われると

思われます。空気と球体の摩擦からです。球体の表面の荒らさで左右されますが、空気

中の方が球体の表面近くの回転方向の気流の違い(負圧など)により、曲進するはずで

す。

 真空中では、しかし、粒子の自転は、球体の直進性には影響を及ぼさないと思われま

す。空気の構成分子より、小さな物質が存在しない場合によりますが。

 続きはまた今度に。

                          2019年4月23日 著者