EMANの物理学 過去ログ No.619 〜

 ● 重さが変わらない理由・・・

  投稿者:ぼのぼの - 2006/10/05(Thu) 12:26  No.619 
友人が次のような質問をしてきました。
「空のコップの中に蝿がいてラップで閉じ込めたとする。蝿がコップに接している(とまっている)時にその重さを量ってみる。次に蝿がコップ内を飛んでいる時にまた重さを量ってみる。すると2つの重さは変化しなかった(示す値は変わらなかった)。その理由はなぜか?」
何となく化学の質量保存則みたいだな〜と思いました。私は高校の知識しか持っていませんし能力も高くないのであまり難しい事は分かりませんが、もし宜しければ教えて下さい。

  投稿者:明男 - 2006/10/05(Thu) 12:54  No.622 
(多分)はじめまして、ほのぼのさん。明男です。

面白そうなので、私にも考えさせてください。
蝿がコップにとまるというのは、コップの底に降りていると考えればいいですね。それと、空中に飛んでいるときの違いは何か?ということが問題です。
そもそも、なぜ、蝿が空を飛べるかが問題です。蝿は激しく羽を震わせていますが、これは空気を下方に向かって押しやり、その「反作用」で浮かんでいるわけです。
高校の力学の法則で習う「作用・反作用の法則」ですね。
そして押しやられた空気は秤を押す力となり、その合計はちょうど蝿の重さとなるわけです。
でも、もし、ほのぼのさんがどうも納得いかないと思われるなら、厳密にはどうでしょう。
蝿が底にいるときは静かにじっとしているとします。
空中ではそうはいきません。激しく上下に運動するはずです。少なくとも羽はそうです。そうすると瞬間的には蝿は落下と上昇を繰り返し、秤はその加速度に応じて微小に振動するはずです。そしてその平均値として蝿の重さと等しいことが言えるはずだと思います。
実はまったく同じではないのでしょう。

では、示す値は変わらなかった。理由はなぜか?

その秤は変化を示せるほど精密な装置ではなかったから。

高校で物理を履修されているなら、力学については基本はすべて知っていると言えます。その後の力学は単にその応用にすぎないのです。ではまた。

  投稿者:EMAN - 2006/10/05(Thu) 13:00  No.623 
 私がこういう話をされたら、ひねくれた答えを返したくなるなぁ。

 たとえば私がダンボール箱に入って密閉し、箱ごと体重計の上に乗ったとする。 私が箱の中で暴れたら、体重計の針はぐらぐらと揺れるわけです。

 蝿だってコップの中で暴れたら、はかりの数値は変わりますよ。 計測器の精度が悪くて量れなかっただけです。

 私だったら「自分でやってみましたか? やってないでしょ?」と言い返してやりますね。

 真面目な答えは他の人に期待して下さい。

  投稿者:EMAN - 2006/10/05(Thu) 13:01  No.624 
 ああ、明男さんに先越されてる!

  投稿者:ぼのぼの - 2006/10/05(Thu) 15:41  No.626 
EMANさん・明男さん初めまして。ぼのぼのです。作用反作用の法則ですか・・・凄いです!感激しました。有難うございました。

  投稿者:ANMAN - 2006/10/05(Thu) 18:06  No.628 
空気は剛体ではなく粘性もあるので,空気が秤を押す力
はハエの重さと等しくはならないでしょうね。
秤の精度が悪かっただけでしょう。

  投稿者:明男 - 2006/10/05(Thu) 20:02  No.629 
>EMANさん

毎度、失礼をば。
でも、反応したい話が、やっぱり似ているんですよね。
おまけに昼休み。時間もダブルとなれば・・・確率高いなあ。

>ぼのぼのさん
名前を間違えてすみません。問題がほのぼのしていたので(って言い訳にならないけど)。
ではまた。

  投稿者:kara - 2006/10/06(Fri) 21:33  No.635 
こんばんは。
いつだったか、テレビで、これと似た実験をしているのを見たことがあります。面白実験で有名な、米村でんじろう先生でしたが、ハカリのうえに、室内用のラジコンヘリを乗せて重さをはかります。つぎに、ラジコンヘリ操縦のうまい人が、ハカリから数十センチ浮かせたところにホバリングさせます。上昇下降時にはハカリの目盛りは振れますが、空中に停止してからは、はじめに乗っていたときの値と同じ値を示しました。

とくに密閉した容器内で行ってはいませんでしたが、ヘリの風圧は、ほとんどもれなくはかりの上にかかっていたようです。

  投稿者:Joh@物理のかぎしっぽ - 2006/10/18(Wed) 03:12  No.665 
もう終わってる話題と思いますけど、自分の専門がヘリコプター工学なので、つい反応してしまいました^^

蝿の飛行ですが、鳥と違って、特に空気を下に押しやってるわけではなく、完全に往復運動させてるだけみたいです。もちろん、飛んでいるからには、下方に空気を押しやりつづけているわけですが。。。 分岐理論か何かを使った難しい説明があったと思います。