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1 ()(H) () / (havng) W W mg ρg d (.) m ρ d d () ( d ) F ρg (.) ρg m () G B :m :W W mg ρg m ρ (.3) η ( d η) F ρg ( d η) (.4) G B :m :W η F()-

2 F()- η ρ ρ d F W d d m g g η ρ ρ d d m g g (.5) a (.5) Laplac η ρ ρ m g g a m g ρg ρ / ) ( m a m a g g g ρ ρ ρ (.6) m a ρg co m / ρg π ηn () G η d d (.7) ηn (.8) a

3 F()-3 (.9) c a c b b a c b a c b a c b a,, c b a Laplac ε n co n co n ) ( (.) ε an an (.) n( ε ) /fπ/

4 n n( ε) gan pha ε ( (.) gan ( ) (.) pha ε an Gan. -9 / / 4/ 6/ 8/ /. Gan. () ()././././ 9 pha(dg) pha(dg) -ε / / / 4/ 6/ 8/ / ε() ε()././././. -9. <</. / 45 >>/ -9 / -8 F()-4

5 F()-5 η (.7)η < < < < < <,,, ) ( η (.) () < < < < < < (.3) η Z H, d H (.4) d d d d d d d d d d d Z () f

6 F()-6 j (.5) H Z G (.6) Im, R ε an R Im an ) ( Im R ) ( (.7) (.)

7 F()-7 η (mpul) (.7) (.8) () ϖ ϖ d d Z (.9) (.9) (.7) (.6)(.7) K K G (.) () ()

8 (.5)a: b: d d d d ( m a) b ρg ρg η () ρg G η m a b ρg G ζ ζ {( ) ζ} {( ) jζ}( { ) ζ} ζ (.) ζ ζ ζ ζ ζ R ζ, Im ( ) ( ζ) ( ) R Im ε an Im an R ( ζ) ζ ( ) ( ζ) (.). gan. ζ. ζ. ζ.5 ζ 9 pha././././. dcad -9 ζ. ζ.5 ζ ζ..././././ /. / 9 ζ / 8 / -8 F()-8

9 ().4m.m.5m m 5kg () PC. PC (3) PC 5 Excl F()-9

10 [vol].75 m a[vol] (Vol)(Vol) m b [vol]. m b [vol].75m a [vol].75 η () a b [ m] (.3) [m][m] Excl.3 F()-

11 (.5 ) () co n F f () a f ()( co n) B f () cod f () B f cod f nd nd d (.4) < B f cod f nd n( ) B f cod f co( j ) f nd f n( j ) n j n j j j (.5) (.6) x y y y x x n n ydx x y x x y y y y y yn- yn xn- xn x x F()-

12 4 (rad/).5,.,., 3., 4.5, 6., 7., 9.,,, 4, 6, 8, η, B H B. H.... F()-

13 Z G (.7) H Ζ... G. F()-8 (.) G ( ) (.8) ζ ζ 6, ξ. 5 ζ 8 (.9) b ξ m a ρg ρg ( m a) (.9) ()a b a ρg m 9.8 (.4.) (.3) b ζ ρg m a F()-3

14 実験Ⅲ 課題F 2 抵抗の少ない船型の製作 1 実験概要 船が水上を航走する場合 船体には船の速度 船速 に応じて抵抗が発生する この抵抗が大きいとプロ ペラ推進器の推力も大きくする必要があり エンジン 主機 馬力が大きくなって より多くの燃料が必要に 排出量も少なくなり環 なる 逆に 船体抵抗が少ないと燃費が良く 経済性に優れる他 エンジンの 境保全にも役立つ 1 形状と流体抵抗の性質 宇宙のような真空中を移動する人工衛星や宇宙ス では 物体に働く抵抗 物体の移 テーション 図 動を止めようとする力 はほとんど無く その形状は 構造的な要件で決まり 制約をほとんど受けない 音 速の数十倍で飛行する人工衛星がキャシャな太陽 電池パネルを大きく広げられるのも こうした理由に よる しかし 大気圏の中では空気 あるいは海の中 では水という流体が存在し これが物体に大きな力 を与えることになる 国際宇宙ステーション 宇宙航空研究開発機構(JX より) 図 流体が物体に働く力は 流体の密度 単位体積あた りの質量 物体の面積 物体の移動速度の2乗に比 例する他 その形状に大きく依存することが知られて 倍もあるので 形状 いる 水の密度は空気の約 倍の力を受けることになり その分 が同じなら 物体の速度が遅くなる ちなみに 時速 で飛 行する旅客機が もし水の中を潜水艦のように動け 剥離 渦 流れ 負の圧力 後ろ向きの力 たとすると その速度は になり およそ時速 ノット といった普通の貨物船くらいの速 さになる したがって 海の中を行動する海洋生物は もちろん 水上を航行する船も この力ができるだけ 小さく したがってエネルギーも少なく なるよう形状 が工夫されていると言える 速く移動して獲物を捕獲する あるいは捕獲から逃 に示すように 魚体の形状 げる魚にとっては 図 のように流体の流れに沿 ができるだけ流線型 図 った形状で抵抗が少ない であることが必要になる 制限資料 渦 円断面の抵抗 流れ 流線型の抵抗 図 図 魚の形状 このマークが付してある著作物は 第三者が有する著作物ですので 同著作物の再利用 同著作物の二次的著作物の創作等については 著作権者より直接使用許諾を得る必要があります 形状の違いによる抵抗

15 ) () () ()()() R f C f ν ) V R R C ( R ρ ) SV f f (.) VL R ν S: [m ], V: [m/], ρ: (kg/m 3 ) C p ρ R p C p S pv (.) S p : [m ] R C g V Fn R C ( F ρ ) SV n (.3) V F n Lg (.8kg).8m/.4 F()-

16 .4m.m.4m.m.m () kg.m 3 (4cmcm.5cm) () 5cm.8kg ()() W ( BM nφ BG nφ) W ( GM )nφ GM> B I BB' B BM V nφ d W B φ M W G G B K φ F()-3

17 SI () () kg () (3) (4) 9 (5) (6) ( : L) S (.4). (m) (m) (m) (kg) (m ) (m) F()-4

18 .8kg H9 F()-5

19 (3) ().8[m/].8kg PC Na(vol) (Vol) c(vol) N b(vol) 3. (N) a,b c b R ( 9. 8) [ N] (3.) a b F(3)-

20 () () (3) (4) (4) (5) (6) 3. **, ** [N] b 3,,** (9.8)[N] a () (N) :ν.35-6 ρ (m).4 SV m3).6 [m/] [N] NO V vol R C.4 c c c c c C Fn 3.3 F(3)-

21 () R f C f V R R R C ( R ρ ) SV f f (3.) VL R S: [m ], V: [m/], ρ: [kg/m 3 ] ν R p C p R C ρ SV p p (3.3) R C g V F n F n R C ( F ρ ) SV n (3.4) V F n Lg C R R R R (3.5) f p ρ SV (3.)(3.3) 3.4 C C ( R ) C C ( F ) f p (3.6) n C(Fn) Cp Cf(R) R C (3.5). 3.4 Fn F(3)-3

22 () R C ( C p )( C ) C r. 6 C f.463( log R ) (3.7) VL R V R ν () C p (F n <.)(Fn<.) ( C p C ) C p C C C (3.8) p ( f ) Fn<. C (3) C C (3.7)(3.8) C F n **, ** 3,* () (m).4 m3) (3.7) (3.7) (3.8) (m/) (N) No. V R C Fn R* -6 Cf Cp C F(3)-4

23 3m C C ( R ) C C ( F ) (3.9) f p n 3.5 C C C(Fn) Cp Cf(R) Fn().. Fn() 3.5 R 3m (ρ/)sv 5 ρ R C SV (3.) S S L L (3.) / V Fn L g (3.) EHP EHP R (kw) (3.3) V (kno) kno85m/36c.544m/ 3.6 F(3)-5

24 3.3 3 m 384 m (3.7) (3.6) (3.9) (m/) (kno) NO Fn V R -6 Cf Cp C C EHP(kW) F(3)-6

25 m EHP SI (W)(.735 ) BHP(Brak Hor Por) % 35~5% BHP η η P η H EHP η : (.97) η : (.5~.65) η : (.~.) BHP ()() HP DHP EHP V () () BHP η DHP ηo HP (η h η r ) BHP EHP.5 89kW(, ) F(3)-7

26 [kg/m 3 ] ρ ρ ρ ν([m /] 6 6 ) 5 ρ 5. [kg/m 3 ] ν [m /] F(3)-8

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