サイクロン（渦）についての質問です。

「今更恥ずかしくて聞けないこと」
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僕が中学生の頃の疑問ですが、解明することなく育ってしまいました・・・誰か教えて！

例えば、ダイソンで有名になったサイクロン掃除機。このサイクロン内では比重の大きいものが渦の外側を回転するために重いものは外壁に沿って下に落ちていきます。そして、真ん中からは主にきれいな空気を抜くことができます。(軽いものは真ん中に集まる)

ところが例えばコップに塩と水を入れてスプーンでぐるぐるかき混ぜると、コップの底の渦の中心に塩が集まってしまいます。
塩は水より重いのでコップの底に溜まるのは正しいのですが、実は底の真ん中に集まります。
この集塵機のサイクロンとコップのスプーンで作ったサイクロンの現象の違いはなんでだっけ？？

注釈：便宜上比重と書きましたが、もう少し近い言い方にすると体積当たりの重さ？羽のようなものは比重でも体積でもないのでそれも違うけどね。

No.1 ベストアンサー 回答者： tknakamuri 回答日時： 2022/02/26 08:43

これはコップの底に中心に向う水の流れが発生するためです。

コップの中で水を回転させると、底部の水の回転は
水の粘性により、底より上部の水より早く回転が落ちてきます。

すると、底より上部の水に加わる遠心力は底部の水に加わる
遠心力より大きくなります。

すると、底より上部では中心から周辺へ行き、下に下がり
底部では周辺から中心へ行き、中心で上に上がる
水の流れが発生します。

この流れにより底部中央にものが集まってきます。
中央で上昇する力が弱ければ浮き上がらず、
底中央に溜まったままになります。

サイクロンとの違いは

①底がある
②水の粘性は空気より大きい
③回転が適度に緩やか。

この回答へのお礼

tknakamuri さんのご返答後すぐに読ませて頂きましたが、僕には理解不十分で考え中でした。分かりにくかった部分は、
「すると、底より上部では中心から周辺へ行き、下に下がり　底部では周辺から中心へ行き、中心で上に上がる水の流れが発生します。」
この水の流れは理解できます。
ところが、水が流れる水量は重いものが底に落ちた分だけ中心に向かって水流が発生し、その分だけ底の中心から上に軽い水が押し上げられるという意味であれば、水量が少なすぎると思ったわけです。
つまりその重いものとは「食塩濃度の高い水」と「溶け残った食塩結晶」という意味だとすれば、水量の絶対量に限界を感じていたということです。

「底」はサイクロン掃除機も「底がある」としていいと思いますが、底の回転が下から上に行く中心の水流によって上下に引き伸のばされると中心の回転速度が上がり、再び重いものが遠心力で外側に膨らみ、上昇途中で落とされて新たな水流を生むということで「波の円運動」と一定量の十分な水流が継続して作られるということだと思いました。
この結論を出すまで、返答を遅らせていました。すみませんでした。

tknakamuri さんのクリアなご回答、ありがとうございました。

お礼日時：2022/02/28 14:46

No.2 回答者： tknakamuri 回答日時： 2022/02/28 16:10

>重いものが底に落ちた分だけ中心に向かって水流が発生し

とは考えて無いです。塩の有無とは無関係に
縦の水の循環が発生すると考えてます。
底にものが集まるのはその副産物です。

この回答へのお礼

tknakamuri さんのNo.1で模範回答でしたが、追記ありがとうございます。
こんな厄介な質問に答えてくれる人はいないだろうと思ってましたが、これで長年のもやもやがすっきりしました。
本当にありがとうございました。

お礼日時：2022/03/03 18:21