雨の速度

Question

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。

hero1000 · Accepted Answer

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。

atching · Answer

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。

hiro1001 · Answer

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）

o0o · Answer

「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。

o0o · Answer

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。

雨の速度

雨の速度には限界があります。

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。

雨の力って馬鹿になりません。

「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。

下の回答の８行目ですが

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