さきほど、別の方の質問・回答を見てて思ったのですが、雨って結構速い速度で落ちて来てますけど、雨のスーピードに限界はあるんでしょうか?
…ってあるんでしょうけど何で地面とか穴があいたりしないんですか?なんで雨に当たってもあんまり痛くないんですか?(走ってたら痛いですけど…)
雨の速度の限界ってどれくらいなんでしょう?教えてください。

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A 回答 (5件)

止まってる状態から落下しはじめた雨粒には重力による加速度がかかっています。


落下している雨粒には空気抵抗によるブレーキがかかっているものの、重力による
地表方向への加速度の方が大きいうちはどんどん加速していきます。

空気抵抗によるブレーキは、速度が大きいほど強くなっていきますが、重力はいつ
も同じ大きさです。このため、あるところで空気抵抗による上向きの加速度と、重
力による下向きの加速度が釣り合ってしまうところがあり、そこからは一定の速度
になってしまいます。

よって、雨粒の落下速度には限界があります。

その限界速度は雨粒の大きさによって違いますが、大粒の雨(直径6mmほど)だと
大体秒速9m、普通の雨(直径3mmほど)だと秒速6m、小粒の雨(直径1mmほど)だと
秒速3mくらいです。小さい粒になるほど空気抵抗が小さいにも関わらず限界速度が
遅くなるのは、雨粒の重さが軽くなるためです。
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この回答へのお礼

ありがとうございました♪
物理の教官よりわかりやすい!
助かりましたぁぁぁ

お礼日時:2001/06/07 15:23

下の回答の8行目ですが


「半径のルート分の1」の誤りでした。
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「基礎の物理」 裳華房 p.134-5 に理論的な解釈が記述されています。



概要はこんな感じです。

流体中を運動する物体は流体から抵抗力を受けます。
1. 粘性抵抗 (速度が小さい時、ストークスの法則)
2. 慣性抵抗 (速度が大きい時、半径 a の球に対するニュートンの法則)

雨粒の半径が 50μm 以上の場合は慣性抵抗が支配的。
この公式を使って計算すると、雨粒の落下速度は雨粒の半径の
ルート2分の1に比例します。
すなわち雨粒の半径が落下速度を決定します。
しかし、抵抗力は雨粒の中央にもっとも強く働き、分裂してしまうので大きさには限界があります。
最大の雨粒はジャワ島で観測された 7.3 mm のもので、8 m/s だそうです。

半径 15 mm の雹の落下速度は 28.1 m/s と記述されています。
これが当たると命に関わりそうですね。
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この回答へのお礼

ありがとうございました☆
物理は嫌いです。雨に当たって死にたくはないな。

お礼日時:2001/06/07 15:19

雨の力って馬鹿になりません。


地面に穴は空きますよ。
地面が浸食されるのは実は二つの力の合成によります。
まず、雨が空から落ちてくる衝撃力、これで、土粒子がほじくり返されます。
次に溜まった水が高いところから低いところに流れます。
このときの掃流力によって土粒子が下流に運ばれます。
この二つの力によって大地は浸食されるのです。
ところで、雨粒の落ちてくるスピードですよねえ。
私は大型の単車に乗って走るのですが、雨の日なんかは100kmも出すと雨粒が顔に当たって痛いです。
あの痛さから想像すると落ちてくる雨粒のスピードは大体3,40km/hr位では無いかと思えますが、如何でしょう。
雨粒は雲の高さや大きさにも寄りますが、重力加速度を得て速度が決まりますから高さの持つポテンシャル以上の速度は出せませんでしょうね。
むしろ空気抵抗や、上昇気流の抵抗を受けて速度は遅くなると考える方が良いかと思います。
(下降気流の場合ですと雨は降らないでしょうね、フェーン現象になりますから)
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この回答へのお礼

ありがとうございました。
関係ないけど大型の単車…かっこいいです♪

お礼日時:2001/06/07 15:21

雨の速度には限界があります。

空気の抵抗が存在するからです。速度は確か200km/時くらいだったような気がします。違っていたら指摘してください。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。
時速200km…なんかいまいちピンと来ません(笑)
物理きらいですぅ

お礼日時:2001/06/07 15:24

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Q雨の落下速度。

大粒の雨ってバチバチという音を立てて
傘や車のフロントガラスに当たりますよね。
ああいう大粒の雨ってどれぐらいの速度で落下してるんでしょうか?

なんだかおかしな質問でごめんなさい。
ふと気になったもので。
(私は物理は学校でとってないので全然分からないのですが)
重力等も考慮するとすごそうなんですけど。。。

Aベストアンサー

雨の落下速度は雨滴の大きさによります.
地球の重力と空気抵抗が釣り合ったところが最終速度になります.
大きいほど速いですが,余り大きくなると分裂してしまうので
大きさには上限があります.

平凡社の世界大百科事典によりますと
> 雨滴の下限は半径100μm,上限は2~3mmとなる。
> 落下速度は半径100μmで71cm/s,1mmで649cm/s,2mmで883cm/s,
> 2.9mmで917cm/sである。
だそうです.

なお,
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=32670
で,stomachman さんと私(siegmund)が落下速度について
おもしろい(つもり)議論をしています.

Q雨粒が一定速度なのはなぜ?

雨粒や自由落下するスカイダイバーは、なぜ一定速度になると加速しなくなるのでしょうか?
重力分のエネルギーは何になっているのでしょうか?
また、この原理は水中の泡の動きにも通用するのでしょうか?

どなたか分かりやすくご解説願います。

Aベストアンサー

終端速度と呼ばれていますね。

粘性のある媒質中を運動する物体には、抵抗力がかかります。空中の場合は空気の抵抗力、水中では水の抵抗力です。

この抵抗力の大きさは、媒質の粘性、物体の表面積などに関係しますが、それより大切なことは、物体の速度が大きくなればなるほど大きくなるということです。

で・・・・・

雨やダイバーの場合

下向きの重力により、しだいに速くなりますが、抵抗力もしだいに大きくなり、やがて、抵抗力=重力となります。この段階で加速が止まります。つまり、一定の速さになります(終端速度)。
スカイダイバーの場合は200km/時ぐらいだと聞いたことがあります。

水中の泡の場合

泡が発生したとき、浮力の方が重力より、大きいために、泡には上向きの加速度が生じて速度が大きく(しだいにスピードがついて)なります。それにともなって抵抗力も大きくなり、最終的には

浮力=重力+抵抗力

となり、つりあいの状態になります。ここで上昇速度が一定(加速が止まる)になります。

ただ、泡は上に上がるに従っって体積が大きくなり、浮力も大きくなります。従って終端速度に達するのかどうか、は検討の余地がありますね。

泡がぷくぷくと上昇するとき、どんどん速くなってそのまま水面に達するような気もしますね。そのあたりはよくわかりません。

ちなみに、

浮力=泡と同じ体積の水の重さ
重力=泡(気体)の重さ

です。

ストークス、終端速度 などで検索してみてください。

下のサイトの□の中に数字を入れたら計算できるみたいですよ!!

<<重力分のエネルギーは何になっているのでしょうか?>>

これは摩擦による熱の発生・空中で服などがばたばたといったり、水の泡がプクプクいったりする音のエネルギー(服や空気や水の振動エネルギー)等になってしまう というのが一般的な考えです。

参考URL:http://irws.eng.niigata-u.ac.jp/~chem/itou/ce/termvel.html

終端速度と呼ばれていますね。

粘性のある媒質中を運動する物体には、抵抗力がかかります。空中の場合は空気の抵抗力、水中では水の抵抗力です。

この抵抗力の大きさは、媒質の粘性、物体の表面積などに関係しますが、それより大切なことは、物体の速度が大きくなればなるほど大きくなるということです。

で・・・・・

雨やダイバーの場合

下向きの重力により、しだいに速くなりますが、抵抗力もしだいに大きくなり、やがて、抵抗力=重力となります。この段階で加速が止まります。つまり、一定の...続きを読む


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