空気中を回転している円筒物体の内部の空気は渦を作ると思うのですが、この時、物体の内側に接している空気

空気中を回転している円筒物体の内部の空気は渦を作ると思うのですが、この時、物体の内側に接している空気は物体に対してどれくらいの速度でついていくのでしょうか？分かりにくい質問ですみません。

No.1 回答者： kuma-gorou 回答日時： 2018/12/08 10:45

時間の経過とともに慣性の法則で、渦は消えてしまいます。

電車が加速時、車内の空気は後方に移動、減速時は前方に移動しますが、定速で走行中は列車の速度と同じ速度で空気も移動しているのです。

No.2 回答者： fxq11011 回答日時： 2018/12/08 10:50

地球の大気と同じ状況と考えれば？。

No.3 回答者： rnakamra 回答日時： 2018/12/08 11:40

#1は間違い。

回転運動自体が加速度運動であるため慣性系での議論は成り立たない。

壁面での空気の流れは壁との相対速度が"0"になります。壁面から離れると遅くなっていきます。

No.4 ベストアンサー 回答者： yhr2 回答日時： 2018/12/08 11:57

＞この時、物体の内側に接している空気は物体に対してどれくらいの速度でついていくのでしょうか？

円筒内面と空気との「摩擦」の大小によります。また、その摩擦によって円筒内面と接触している空気が動き出したときに、そのさらに内側にある空気は「空気と空気の摩擦」によって巻き込まれるので、「空気と空気の摩擦」つまり「空気の粘性」、そして「気体が回転を続けようとする慣性」にも影響されます。

円筒内面を「ツルツル」にして、「サラサラの空気」たとえば「水素ガス」のような気体を入れれば、渦はできにくいでしょう。
逆に、円筒内面を「ザラザラ」あるいは「凹凸」にして、「ドロドロした気体」を入れれば、円筒自体を回すのに大きなトルクが必要ですが、ガンガラガンガラ回せば強い渦（円筒を止めても減衰しにくい、つまり大きな慣性モーメントを持った渦）ができるでしょう。

「どれくらいの速度でついていくのでしょうか？」については、この「摩擦」と「慣性」による運動方程式を解いて気体の運動を求めることになるので、一律に「いくら」とは言えません。「動き出すとき」「止まるとき」「一定回転で回り続けるとき」「回転数が変わるとき（増えるとき、減るとき）」などの条件でいろいろ特性が変わります。
詳細には「流体力学」の範ちゅうになると思います。

No.5 回答者： tknakamuri 回答日時： 2018/12/08 14:30

粘性で円筒内側表面の空気の角速度が、粘性で内側に伝わって、

やがて全体の角速度が同じになるのでしょうね。
そっから乱れる要因を見いだせない。