EMANの物理学 過去ログ No.1982 〜

 ● 吹き下ろし効果なしの揚力?

  投稿者:物理マニア - 2007/07/17(Tue) 14:54  No.1982 
水平に流れる平行流の中に薄い板を水平においた場合、流体の粘性を無視すれば板には上下方向の力は特に働かないはずです。
この板の上に水平断面が流線形(左右対称とします)をした潜水艦の艦橋のような塔(マスト)を垂直に立てたとします。
問題を単純にするためにマストの高さは無限大と考えます。また板は十分に広いものとします。
この場合マストの近傍を流れる流体は流路が湾曲により長くなる分、流速が早くなるはずで、その結果ベルヌーイの定理によりマスト近傍の静圧が低くなるはずです。
一方板の下面にはそのようなマストがないので流体は平行に流れているので静圧の低下は生じません。
この結果、マスト付近では板の上側と下側では圧力差が生じることになり、板はトータルとして上に向かう力を流体から受けることになるように思えるのですが、この考方は正しいのでしょうか?
この問題では流体には上下方向の運動は一切生じていないのがミソです。
その場合でも上に向かう揚力が生じるか否かと言う問題です。

  投稿者:冨士 俊雄 - 2007/07/18(Wed) 13:17  No.1999 
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水平に流れる平行流の中に薄い板を水平においた場合、流体の粘性を無視すれば板には上下方向の力は特に働かないはずです。
この板の上に水平断面が流線形(左右対称とします)をした潜水艦の艦橋のような塔(マスト)を垂直に立てたとします。
問題を単純にするためにマストの高さは無限大と考えます。また板は十分に広いものとします。
この場合マストの近傍を流れる流体は流路が湾曲により長くなる分、流速が早くなるはずで、その結果ベルヌーイの定理によりマスト近傍の静圧が低くなるはずです。
一方板の下面にはそのようなマストがないので流体は平行に流れているので静圧の低下は生じません。
この結果、マスト付近では板の上側と下側では圧力差が生じることになり、板はトータルとして上に向かう力を流体から受けることになるように思えるのですが、この考方は正しいのでしょうか?
この問題では流体には上下方向の運動は一切生じていないのがミソです。
その場合でも上に向かう揚力が生じるか否かと言う問題です。
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 唯一のまともな返信ありがとうございます。

 私は「動かない」と思います。

 理由は、「流体は周囲に等しい圧力を加えるという原理(静圧)は、流体が静止している時にだけ適用でき、逆に言うと、流体が動く場合圧力は流れの変化にしたがって必ず変化する」からです。

 この原理を上の文章に対して厳格に当てはめていくと次のようになります。

「この場合マストの近傍を流れる流体は、流路がX方向の湾曲により長くなる分、Z方向の流速が早くなるはずで、その結果ベルヌーイの定理によりマスト近傍の-X方向の圧力(静圧ではない)が低くなるはずです」

「この結果、マスト付近では板の上側(-Y方向)と下側(Y方向)には何の圧力差も生じません。」

 いかがでしょうか。