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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。

A 回答 (5件)

>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。
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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。
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#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。
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地球の大気と同じ状況と考えれば?。

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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。
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もう少し厳密に言うと、物理の法則に理由がないというには、いくつかのパターンがあります。

① その理論がその時点において、最先端であり、他の理論や仮説も含めて、説明できるような理屈が存在しない。

 例えば、ニュートンが古典力学を発表し、万有引力があるんだ・・・といってから、それが、アインシュタインの相対性理論に上書きされるまでの数百年間、

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>電場をつくるのは電荷ですから,このとき抵抗の両端に電荷分布ができているのでしょうか?

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>あと電池を繋いでから回路に流れる電子は抵抗が持っていたものですか?それとも電池が出したものですか?

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>電池を繋いだときにショートしないためには電池の起電力分の電位降下が抵抗で起きなければなりません(その電位降下は消費電力が原因?)。よって抵抗には電位差及び電場ができます。

なんか、因果関係が逆ですね。
電池をつなげば、回路全体に「電場」ができて、電荷が移動し始めます。抵抗がなければ、この電荷は電場によって加速され続けて「無限大」の電荷が流れます。これが「短絡」です。通常は、導線のわずかな抵抗に大量の電流が流れ、消費電力「I^2・R」の発熱で導線が焼き切れます。
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