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粘性係数を密度で割ったものが動粘性係数になることは分かりますが,その物理的意味が分かりません.
たとえば,
(1)粘性係数が大,動粘性係数も大,
(2)両方とも小
(3)粘性係数が小,動粘性係数は大
(4)粘性係数が大,動粘性係数は小
という物性値の物質があると思うのですが,
それらの流れやすさや流れ方などが,どう違ってくるのかを教えて頂きたいです.
よろしくお願いします.

A 回答 (1件)

ご明察のとおり、動粘性係数は、粘性係数を密度で割ったものに過ぎませんので、これらだけを比較しても、あまり意味はありません。

しかし、流れを扱う流体力学では、動粘性係数がよく使われます。流体力学では、レイノルズ数と言って、長さ×速度÷動粘性係数で表される、無次元数があります。このレイノルズ数こそは、本当に物理的な意味があります。たとえば、円管内の流れの様子は、レイノルズ数が同じなら同じになります。
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Q動粘度と粘度の違い

流体において、粘度の定義から動粘度への移行がわかりません。
なぜ
動粘度=粘度/密度の関係が導かれるのでしょうか

Aベストアンサー

粘度の意味を、
「速度勾配に対してどれだけのせん断応力を生じるかを表す指標」
と言い表すことができます。これに対して動粘度は、
「流体の動きにくさを表す指標」
というふうに言い表してもいいと思います。

このことを、次のようにイメージで捉えることができます(あまり厳密ではありませんが)。

まず、風船とパチンコ玉を用意して、両方の表面にグリセリンをべたべたに塗りたくってみます。このとき、これらの「粒子」の粘度は、表面のグリセリンのネバネバによって決定されると考えて良いので、「粘度」は同じです。
ところが、これらを転がしてみると、おそらくパチンコ玉はそこそこ転がりますが、風船は、地面にくっついてしまって動くことができません。つまり、「流体の動きにくさ」というものを表すのには、「粘度」だけでは不十分で、その粒子の「重さ」も考えなくてはならないわけです。
これを整理すると、
「粘度が大きくても、重ければ動く」
「粘度が小さくても、軽ければ動かない」
となります。そのため、粘度を密度で除した値が、「流体の運動しにくさ」を表す指標として便利なわけで、これが動粘度です。レイノルズ数の粘性項=動粘度、という事実と、上記の比喩を併せてイメージすれば、分かりやすいのではないでしょうか。

粘度の意味を、
「速度勾配に対してどれだけのせん断応力を生じるかを表す指標」
と言い表すことができます。これに対して動粘度は、
「流体の動きにくさを表す指標」
というふうに言い表してもいいと思います。

このことを、次のようにイメージで捉えることができます(あまり厳密ではありませんが)。

まず、風船とパチンコ玉を用意して、両方の表面にグリセリンをべたべたに塗りたくってみます。このとき、これらの「粒子」の粘度は、表面のグリセリンのネバネバによって決定されると考えて良いので、...続きを読む

Q気体の動粘性係数(動粘度)について

 いまいち流体力学のこと分かってない者からの質問です。
 ある気体の流れの実験結果(温度は20度ぐらいで、圧力レベルは0.2MPa程度)をまとめるにあたり、レイノルズ数を出したいと思ってます。
算出に当たっては、動粘性係数(動粘度)が分からなければなりませんが、この圧力での動粘性係数が見当たりません。
 そこで、定義式から、粘性係数を密度で割ってみようと思ったところ、理科年表を見ますと、粘性係数は、一気圧での値しか載ってませんでした。しかし、表の欄外には、「粘性係数は圧力に殆ど依存しない」とありました。そこで、
 1気圧中の粘性係数を、想定した圧力レベルでの気体の密度で割った値を、今回求める動粘性係数として扱って正しいのでしょうか?
 なんだか、動粘性係数とか、粘性係数とか、ピンとこないもので(特に単位や次元をみても実感が湧きません)、自信がありません。
 よろしくお願いいたします。
以上

Aベストアンサー

気体が何かで違うと思いますが、空気の場合、かなり広い圧力範囲で、粘性係数は一定とみなしていいようです[1]。ただし、密度は圧力依存があるので、動粘性係数には当然圧力依存があります。

参考資料 [2] によると、気体の粘性係数が圧力依存性を持ってくるのは数百気圧レベルだそうです。空気は大気圧でほとんど理想気体なので、圧力の低いほうは全く問題なく大気圧の値で良いと思います。参考資料 [3]-[5] にも粘性係数の圧力依存はないと書かれています。

[1] 「機械工学基礎講座 粘性流体の力学」 理工学社
[2] No.5762 http://www.fnf.jp/bbs3/mbbs.cgi?mode=all&page=02
[3] 粘性係数ηの性質 http://www.nucleng.kyoto-u.ac.jp/people/ikuji/edu/vac/app-A/viscos.html
[4] 6.1. 液体の粘さ http://kuchem.kyoto-u.ac.jp/bukka/member/yyosuke/lclec_text/chemliq04_c06.htm
[5] 雲、砂嵐 編 http://planet.jpn.org/planet/mars/air/mars-air.htm

気体が何かで違うと思いますが、空気の場合、かなり広い圧力範囲で、粘性係数は一定とみなしていいようです[1]。ただし、密度は圧力依存があるので、動粘性係数には当然圧力依存があります。

参考資料 [2] によると、気体の粘性係数が圧力依存性を持ってくるのは数百気圧レベルだそうです。空気は大気圧でほとんど理想気体なので、圧力の低いほうは全く問題なく大気圧の値で良いと思います。参考資料 [3]-[5] にも粘性係数の圧力依存はないと書かれています。

[1] 「機械工学基礎講座 粘性流体の力学」 理工...続きを読む

Q流量計算方法

横に配管してある内径100ミリの水位が半分の50ミリのときで、流速が3m/sの時の流量を求める計算はどんようにすれば良いのでしょうか。よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

こんにちは
流量=断面積×流速

断面積(A)は、水位が半分なので、ちょうど半円の面積となりますよね。
よって、
A=50mm×50m×3.14×(1/2)
 =0.0039m2

これより、流量(Q)は
Q=A*V
 =0.0039×3
=0.0117m3/s
=(702L/min)

となります。

※上記は単純計算です。
 配管内が半充水ということは、排水管かなにかでしょうか?
 おそらく勾配もついているのではないでしょうか?
 こうなると、もっと複雑な計算となります。
 (マニングの式というものを使います)
 ご確認ください。
 

Q空気抵抗の式について

空気抵抗は次式で求められるそうですが、なぜ2で除すのか理解できません。
      F=P*C*S*V^2/2
F:空気抵抗、P:空気密度、C:空気抵抗係数
S:投影面積、V:速度

私なりに考えますと、投影面積(S)に速度(V)をかけてさらに空気密度をかけることで移動した空気の質量が求られ(S*V*P)、その空気は毎秒静止状態から速度Vまで加速されるので加速度がVとなり、力は質量と加速度の積より空気の密度*加速度となり(P*S*V^2)、結局Fは空気抵抗係数を式に加えることで、
      F=P*C*S*V^2
となり、2で除する必要がない気がするのですが・・・
宜しくお願い致します。

Aベストアンサー

 
 
>> 物体は1秒間にVm進み、気体のほうは1秒間に1/2Vm進む、つまり物体に追い越される。「物体が気体を追い越しながら気体を押す」という点が理解し難い。 <<

 (申し訳ありません!この質問忘れてましたご免なさい。)


 メートルとか秒という巨視的なスケールで考えずに、気流の微小体積部分が微小時間の間に‥とイメージしましょう。物理学全般の定石です。

 「追い越しながら加速」ができるのは、物体の固体摩擦と流体の粘性摩擦があるためです。お互いがこすれ合うだけで相手を加速/減速できますよね。 流体の中では 微細部分どうしもこすれ合ってます。だから物体の表面からもらった速度が 広い範囲に次々と分配されて広がって薄まってゆきます。

 No.4の回答も微小な速度変化のつもりで書きました。(巨視的なスケールで考えてしまうと、V は直線変化と限らないので係数が 1/2 である説明になりません。)
これの元ネタは 力学エネルギの定義 です; 力Fで動いた距離dxの積 Fdx がエネルギの定義、 微小距離 dx の間の速度変化は直線と見なされるので時間積分して距離を求めると係数 1/2 が登場する‥というやつです。 で、ベルヌーイの定理の式は エネルギ保存の法則の式 そのまんまですから 係数 1/2 も素のママで登場してます。それが空気抵抗の式にも引き継がれてる、、、という系図です。



 余談;
 空気抵抗は、速度の1乗で効く「粘性抵抗」と、速度の2乗で効く「慣性抵抗」があります。 どちらも運動量保存の法則によるものです。 前者は 流体が物体表面をなでて通る際に物体の運動量を分与され、それが流体分子同士のランダム衝突でバトンタッチされて物体表面からどんどんバケツリレー式に汲み出されてしまう現象です。 後者は 流体分子が物体と正面衝突して速度V に加速される際に物体側の運動量がモロに減る現象です。
 大胆(かつ不正確)に例えれば、槍のような棒が飛んでる場合、前者は棒の側面を空気がなでる抵抗、後者は棒の正面の面積が空気と正面衝突する抵抗です。
 後者の場合、あまりに急な衝突で 周辺とのやり取りが間に合わないと いわゆる「断熱圧縮」になって空気が高温になります。スペースシャトルで、その高温空気が機体の内部に侵入し、金属が熔けて空中分解に至って乗員が死亡した事故が有名です。(事故当時 「 超音速で空気とこすれたための摩擦による熱が原因 」 という報道説明がよくありました。クルマのブレーキ過熱などの日常経験からの演繹でしょうが、流体力学的に正しいのは粘性抵抗の方ではなく慣性抵抗。後者が圧倒的に大きいです。超音速ゆえ断熱圧縮になり物体先端に集中しました。)

http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=908588
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=901153

 もし流体に摩擦が無かったら; 上記の「粘性抵抗」も「慣性抵抗」も「揚力」も起きません。
 
 

 
 
>> 物体は1秒間にVm進み、気体のほうは1秒間に1/2Vm進む、つまり物体に追い越される。「物体が気体を追い越しながら気体を押す」という点が理解し難い。 <<

 (申し訳ありません!この質問忘れてましたご免なさい。)


 メートルとか秒という巨視的なスケールで考えずに、気流の微小体積部分が微小時間の間に‥とイメージしましょう。物理学全般の定石です。

 「追い越しながら加速」ができるのは、物体の固体摩擦と流体の粘性摩擦があるためです。お互いがこすれ合うだけで相手を...続きを読む

Q流体の粘度、動粘度について初歩的質問です

流体の粘度、動粘度について教えてください。

質問1
動粘度(ν)が大きいほど、動きにくい流体ということで
よろしいでしょうか?

質問2
ν=μ/ρ
 動粘度:ν
 粘度:μ
 密度:ρ
であらわされます。
粘度μが大きいほど動きにくい流体。
密度ρが大きいほど慣性力が大きいため動きにくいとるすと、
同じ粘度ならば、密度ρが大きいほど動きやすい流体
ということになるのでしょうか?
(感覚的にはρが大きいほうが、動きにくい感じがするのですが)

Aベストアンサー

こんばんは

>>物質輸送における質量の流れに着目した指標
>粘度、動粘度は各々どのような状況で必要になるのでしょうか?

回答が遅くなって申し訳ありません。

追加のご質問への回答ですが、
粘度(絶対粘度あるいは静粘度とも言います)μは、簡単に言えば、流体の中での物体の動きにくさを表す指標です。
実用的には、例えば潤滑油を圧送するときの流動への抵抗力を見る時に使われます。

一方、動粘度νは、流体そのものの動きにくさを表す指標です。
例えば、潤滑油の適油選定において、潤滑油の油膜厚さが適正に保持できるか否か、固体表面からどの程度流れ落ちにくいかを見る時に用いられます。

ご質問の主旨に合ってますでしょうか?

Q静圧って?

ターボファンはシロッコファンと比べ、同一の静圧であれば効率がいいとあります。
では、その静圧とはなんでしょう?いろいろなサイトで検索してみたのですが、
いまいち理解・・・というか、ほぼ理解できません。公式をみてもさっぱりでした。

かみくだいての説明お願い致します。

Aベストアンサー

>ひょっとして、かなり間違った考え方してますか?
水は、気体と同様に流体ですし、考え方は、間違っていないと思います。正しいです。
ただし、言葉(表現)が、次のように不正確に思いました。
>最大静圧=ホースをどれだけふくらませれるかと、なるんです。
感覚的に書かれ言わずもがなかと思いますが、ホースが膨らむのは、静圧にもよりますが、ホースの材質によるところが大きいと思います。
「ふくらませれるか」ではなく、「膨らませようとする力が最大になる」となります。
このとき材質に伸縮性が無ければ静圧を大きくしても膨らまないのは当然です。
なお、最大静圧でなくても中間の静圧でも静圧は、ホースを膨らませようとします。

>では、最大静圧の数値が高いメリットは何なのかを聞きたかったのです。
実際の使用状態では、試験や風路がふさがれるなどの偶発的なことを除けば、最大風量時(まったくの開放で使用)や最大静圧時(完全な閉塞で使用)に使用されることはあまり無いでしょう。
特性曲線の両極端の最大風量や最大静圧値は、ファンの仕様値として使われてはいますが、実際の使用条件である、その間の値を推定したり、特性試験や比較のための基準値といえるでしょう。
したがって「最大静圧の数値が高いメリット」としては、これが高ければ、抵抗の大きな風路でも比較的に風量を大きく取れるのではないかと、断定はできませんが推定できます。
正確には、やはり実際の風量・静圧のポイントで判断することが必要です。

>ひょっとして、かなり間違った考え方してますか?
水は、気体と同様に流体ですし、考え方は、間違っていないと思います。正しいです。
ただし、言葉(表現)が、次のように不正確に思いました。
>最大静圧=ホースをどれだけふくらませれるかと、なるんです。
感覚的に書かれ言わずもがなかと思いますが、ホースが膨らむのは、静圧にもよりますが、ホースの材質によるところが大きいと思います。
「ふくらませれるか」ではなく、「膨らませようとする力が最大になる」となります。
このとき材質に伸縮性...続きを読む

Q金属の摩擦係数について。

SSやSUS,アルミなどの摩擦係数のわかるサイト教えていただけませんか?
また、表面処理(メッキ、アルマイト)でどの程度変わるのかも知りたいのですが・・・。
宜しくお願いします。

Aベストアンサー

こんなのがありましたよ。

ご検討ください。

   ↓

参考URL:http://www.ibaraki-ct.ac.jp/techno/Seed/3S-07-01kanari.pdf

QNをPaに単位換算できるのか?

大変困ってます。
皆さんのお力をお貸しください。

加重単位Nを圧力単位Paに変換できるのでしょうか?
もし出来るとしたらやり方を教えてください。
具体的には30Nは何Paかということです。
変換の過程も教えていただければ幸いです。

是非、ご回答、よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

 No.1さんがおおまかに答えておられますが、補足します。
 N(ニュートン)は力の単位です。対して、Pa(パスカル)は圧力の単位です。これらは次元が違うので、単独では変換はできません。
「30 Nは何Paか」
というのはナンセンスです。
 NとPaの関係は、
Pa = N/m^2
です。質問が、
「30 NをPaを使って表せ」
というのならば、
30 N = 30 Pa・m^2
となります。m^2(平方メートル)という単位が必要になります。物理量の間の関係、
圧力 = 力/面積
および、単位の間の関係
Pa = N/m^2
を整理して覚えてください。

Q圧力損失とは 

圧力損失について色々検索し調べましたがいまいち分かりませんのでご教授下さい。

供給圧力が一定と仮定した場合
流れる流量と圧力損失(配管長さ)の関係を教えて下さい。
配管径は同じ、配管は水平です。

イメージですが、
圧力損失が増えると流量が多く必要となる。
→配管長さが長いと圧損が大きいので流量が多い。
配管が短いと圧損が小さい→流量が少ない。

以上のイメージから配管を長くすればするほど必要流量が大きくなる。
ポンプの性能で最大流量が決まっているので、ある長さから必要な流量をまかなえなくなる。
そのため、それ以上の長さになると流体は配管の途中で止まってしまう。
こういうことは本当にあるのでしょうか?

長くなりましたが、1.流量と圧力損失の関係、2.上記の理解で正しいかどうかご教授下さい。

Aベストアンサー

全水頭H=供給圧力一定とした場合
全水頭Hは
H=損失水頭+速度水頭=一定

圧力損失が増えると流量が多く必要となる。
圧力損失が増えれば、流速=流量は減る。
(多く必要となる=設計者の意思?)
→配管長さが長いと圧損が大きい
ので流量が多い。=>流量は小さい
配管が短いと圧損が小さい→流量が少ない。=>流量は多い

以上のイメージから配管を長くすればするほど必要流量が大きくなる。
必要流量=だれが必要としているのか?

→配管を長くすれば、圧損がふえ、流量が減る。

ポンプの性能で最大流量が決まっているので、ある長さから必要な流量をまかなえなくなる。
それ以上の長さになると流体は配管の途中で止まってしまう。
流速が減ると損失の減るので単純ではないが大まかには正しい。

Q気体と液体の粘性についてですが、水(液体)は温度が上昇すると、分子が動

気体と液体の粘性についてですが、水(液体)は温度が上昇すると、分子が動くことにより、その分流れ易くなるから粘性が小さくなるというのはわかるのですが。空気はなぜその逆になるのでしょうか?同じように考えれば、小さくなると思うのですが。以上よろしくお願いします。

Aベストアンサー

同じような質問と回答が過去に他のサイトでありました
判りやすいのでこちらでどうぞ↓

参考URL:http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1313450738?fr=rcmd_chie_detail


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