ブーメランを無重力空間で投げるとどうなるか、という実験が行われる 108
タレコミ by kaguyaboshi
kaguyaboshi 曰く、
3月6日付読売新聞の記事によると、11日打ち上げ予定のスペースシャトル「エンデバー」で宇宙に向かう宇宙飛行士の土井隆雄さんが、国際宇宙ステーションでブーメランを投げる実験を行うそうだ。
提案したのは一昨年のブーメラン国際大会で優勝した世界チャンピオンの栂井(とがい)靖弘さんで、知人に紹介されて土井さんと知り合い、実験を提案。土井さんもその提案を快諾したという。
土井さんには栂井さんから直径約20センチと約13センチの手製の紙ブーメランが託されており、栂井さんも結果を心待ちにしているとのこと。
「戻ってこないと予想している」ということなので個人的にはデブリ化がちょっと心配ですが、大丈夫なのかな。
重力加速度 0 の場合について平面ブーメランのレポート発見 (スコア:5, 参考になる)
http://www.icnet.ne.jp/~nandemo_lab/
以下の13ページから重力加速度を0にした場合の軌道が計算されている。
http://www.icnet.ne.jp/~nandemo_lab/b-report.pdf
本当にこのような結果になるのか楽しみですね。
#宇宙空間（船外）で実験じゃないですよね？
#無重力なだけですよね？
Re:重力加速度 0 の場合について平面ブーメランのレポート発見 (スコア:1)
てことは、こう手首でスナップ掛けて投げたところその場で回転して自分の手首に？
にげてー！！
：自分から逃げたらおしまいだおしまいだおしまいだよ
Re:重力加速度 0 の場合について平面ブーメランのレポート発見 (スコア:1)
# 無重力でフラップなしでも面が正面から見えるように斜めに投げれば幾らか旋回すると予想してみる。
えーっと、 (スコア:5, おもしろおかしい)
下でもムリ (スコア:3, 興味深い)
仮に時速150kmの剛速球を下方向に向かって投げたとしても、運動ベクトルはほとんど変化しません。
ボールは近地点がISSより低く遠地点がISSより高い、ほんのわずかな楕円軌道に推移するだけで
地球には落ちてこないと思われ。
本気でボールを地球に落としたかったらISSの進行方向の逆、後ろの方向に時速数千ｋｍでボールを
投げる必要があります。…大砲が要りますね。
Re:下でもムリ (スコア:2, 興味深い)
ISSから見るとこうなる。
・ボールは水平方向時速28000kmを維持しつつ高度を下げる
・その軌道高度では時速28000kmは速すぎるので、ボールは徐々に前進しつつ高度を回復する
・ISSの前方で同じ高度に達するも、そこで止まるわけではないのでさらにボールの高度は上がり続ける
・ISSより高い高度に逹するが、今度はそこでは速度が遅すぎるので、後進しつつ高度が下がり始める
・ISSに時速150kmでHIT!
というわけで、たいへん危険です。
Re:自分を撃墜 (スコア:1, 興味深い)
http://en.wikipedia.org/wiki/Salyut_Program#Salyut_3 [wikipedia.org]
Re:自分を撃墜 (スコア:1, おもしろおかしい)
すっげー、いいかげんな計算をしてみた (スコア:2, 参考になる)
考えると、両方の円の中心は地球の中心で一致していて、大円の一点から小円へ接線を引いた通りに射出できれば
地球に落下したことになる。
（大気は厚く見積もっても20kmもあれば十分なので、無視） < そもそも、地球の半径からして誤差だらけだ
射出した物体のコースは地球の中心を焦点の1つに持つ楕円を描くが、地球に対して斜めに突き刺さるところまで
考えればいいので直線で近似。
それで、地球の中心と射出点と衝突地点を結んで三角を作ると、地球の中心が約15度の直角三角形が描ける。
ということは、シャトルの速度方向（大円の接線方向）に対して、15度の降下角を持てばいい。
ならばと、地球の中心方向に必要な射出速度を15度の直角三角形で計算すると、シャトルの速度の1/4となる。
（時速28000km / 4 = 時速7000km = 秒速2km）
結論としては、シャトルから地球の中心に向かって秒速2kmで打ち出せば、打ち出した瞬間にシャトルから
見えている地平線の場所に落ちる（かも）
普通の物体なら、その前に大気との摩擦熱で燃えてしまいますが。
レールガンでも載せてみますか？
# 計算については、つっこみよろしく
回転によるジャイロ効果が働かないのでは？ (スコア:5, 興味深い)
そして、重力がなければジャイロ効果がなくなるので方向関係なく傾き続けて、らせん状の軌道を描いてあさっての方向に飛んでいく。
＃というのが、先日この記事を見てチャットで話していたときの私の結論
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Re:回転によるジャイロ効果が働かないのでは？ (スコア:1)
あさっての方向。 [tbs.co.jp]って、どの方向でしょう？
ブーメランの場合、らせんの軸方向ですかね？
Re:回転によるジャイロ効果が働かないのでは？ (スコア:3, 参考になる)
ブーメランを投げる人がブーメランの素人なので、細かいコントロールはつかないでしょうし、投げるたびに違う方向に飛んでいくんじゃないですかね。
＃なお、からだちゃんは無関係です。
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Re:回転によるジャイロ効果が働かないのでは？ (スコア:1)
Re:回転によるジャイロ効果が働かないのでは？ (スコア:1)
無重力状態だと、そもそも外部からの力が一切働かないので、ジャイロ効果(回転慣性)も見かけ上発生しないという意味です。
＃厳密には、ブーメラン自身で傾こうとする力もジャイロ効果を受けるわけですが、重力と違ってブーメラン本体が回転したらその分方向がずれるので、均衡状態にはならないのではないかと。
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Re:回転によるジャイロ効果が働かないのでは？ (スコア:1)
Re:回転によるジャイロ効果が働かないのでは？ (スコア:1)
整理してみると
前提１：ブーメランの回転面は進行方向に対して平行(つまり、回転軸は進行方向に対して鉛直)
前提２：ブーメランは空力上回転面の鉛直方向に対する浮力が発生する
前提３：ブーメランは空力上回転面が進行方向を中心軸にして時計回り(逆でもいいけど)に回転しようとする力が働く
回転軸が斜めになっているときに２の浮力と重力がつりあうと、水平方向の力だけが残る。これが地面と水平を保ったまま円運動をするしくみ。
で、３の力と均衡しているのは何か、という話で、とりあえずそれを回転慣性力としたわけですが、そうではなく別の力だということですかね？
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Re:回転によるジャイロ効果が働かないのでは？ (スコア:1)
# 前提1,2とも厳密には不要。揚力が重心の進行方向に対して左右に偏ってればOK。
Re:回転によるジャイロ効果が働かないのでは？ (スコア:1)
the.ACount
Re:回転によるジャイロ効果が働かないのでは？ (スコア:1)
Re:回転によるジャイロ効果が働かないのでは？ (スコア:1)
たぶん安定しない。というのは独楽の軸が垂直になるのはみそすりの極限なのであって、みそすりは倒れようとする力がジャイロ効果で「先送り」されて起きるものなので。
で、もうひとついえば地球独楽は止まっていても倒れるような構造ではないので(=重力に対して対称)そのままだとみそすりは起きない。別にみそすりしないように固定されてるわけじゃないし、みそすりな動きはできる。軸の上の方に錘を付けてそのままだと倒れるようにして回せばみそするはず。
# あー、横倒しとかのジンバルロック状態だとみそすれないけど、その状態だと地球独楽でもないし。あと、錘はあとで取れるようにしとかないと二度と地球独楽として機能しなくなっちゃうので実験するなら注意だ。
Re:回転によるジャイロ効果が働かないのでは？ (スコア:1)
それ、回さないで軸を横にして手を話すとどっちかが下になるように動くでしょ。
# あるいはジンバルロックしてるとか？
Re:回転によるジャイロ効果が働かないのでは？ (スコア:1)
なので、ブーメランの曲がろうとする力と同様に、回転慣性力と均衡状態になることはないんじゃないかなぁ。
＃それ以前に、コリオリの力がブーメランの起動に影響するほど強いかどうかという話もあるけど。
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Re:回転によるジャイロ効果が働かないのでは？ (スコア:1)
# 回転座標系というのはウソなのよー(正しく変換すりゃいいんだけど、そのまんま変換するのはウソ)。
Re:回転によるジャイロ効果が働かないのでは？ (スコア:1)
＃左右じゃなくて、上下って書かないと間違いって意味かな？
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Re:回転によるジャイロ効果が働かないのでは？ (スコア:1)
というよりコリオリの力自体が大ウソだと思う方がわかりやすいと思う。
例えばでっかいターンテーブルの端に居ると考えてみてー。で、そこからボールを中心に向かって(投げてもいいけど)転がすとする。ターンテーブルに乗ってる人から見るとボールが回転方向へ曲がって行くように見えるかも知れないけど、外から見るとボールは転がした速度+転がした人の転がした瞬間の速度でまっすぐ移動してるだけ。曲がってるのはボールの軌跡じゃなくてターンテーブルに乗ってる人の方なんだ。だから、コリオリの力なんてものは大ウソ。
Re:回転によるジャイロ効果が働かないのでは？ (スコア:2, おもしろおかしい)
もちろん大ウソです. 世界には求心力しか無いのです.
# とか言うセリフが「宇宙のランデヴー」にあったな.
Re:回転によるジャイロ効果が働かないのでは？ (スコア:1)
衛星軌道上は遠心力と重力が均衡している状態だから赤道上にいるのと同じで、当然コリオリの力も0です。が、その状態でブーメランを投げると、そこからずれてしまうので方向によってはブーメランと観測者の間ではコリオリの力が働いたように見えると思うんだけど。
＃たいへん微弱ではあるでしょうが。
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Re:回転によるジャイロ効果が働かないのでは？ (スコア:1)
それはコリオリじゃないのでは？
重力関係ないですよ。
一番良く使われる例が、台風の渦巻きとか、偏西風とかですよ。
低緯度と高緯度では回転半径が違うので、南北方向へ移動する物体には、その回転半径の差の分の慣性がかかるんですよ。
それがコリオリの力。
Re:回転によるジャイロ効果が働かないのでは？ (スコア:1)
コリオリの力は、回転してる座標から見た見かけ上の動きなんで、実際には、なんも外から力は加わってないです。
Re:回転によるジャイロ効果が働かないのでは？ (スコア:1)
ちなみに、一般相対論で「ある一点に働く重力と遠心力(と慣性)は区別できない」と導き出されてるよ。重力や慣性力が同じ大きさならちゃんと光も同じだけ曲るし時間も同じだけ遅れる。というか光が曲るから時間が遅れるというか2つは同じ事なんだけど。なので重力と遠心力が打ち消しあった残りも重力なのでつよ。
#「副作用」みたいなものもないよ。あったらおもしろいけど。
Re:回転によるジャイロ効果が働かないのでは？ (スコア:2, 参考になる)
Wikipediaの英語版ページ [wikipedia.org]には、
「回転してる座標系内で真上に投げても、真上に飛んで戻るような普通の放物線にならない」
=「外(慣性系)から見ると、弦上を移動するただの等速直線運動」
という挙動を見せるアニメーションもあります。
何が飛ぶのか (スコア:4, おもしろおかしい)
ブーメランの所に舞い戻ってきます。
ただただ (スコア:3, 興味深い)
ブーメランは翼が前に行く側の揚力が反対側の揚力より大きいというものだから、重力の制約がなければロールしながら上昇し続ける。つまりバレルロールを続ける。
# 揚げ足鳥避け：空気抵抗でそのうち止まるが、それは「ブーメランが飛んでいる」という状態ではない。
デブリ化 (スコア:1)
#所詮空気と重力有ってのブーメランかと…。
Re:デブリ化 (スコア:3, おもしろおかしい)
Re:デブリ化 (スコア:1)
なんか「外で投げる」というイメージに凝り固まっていました。アホなことを書いてしまった。
ということは、ISSの中ってブーメランが投げられるほど広い空間があるってことですよね。
あれを投げようと思うと野球の内野くらいの広さが欲しいような気がするのですが。
Re:デブリ化 (スコア:1)
Re:何の意味があるの？ (スコア:3, すばらしい洞察)
ブーメランの飛ぶ先にお金をかけてるんですよ。
-- 星を目指さない理由は何もない -- 「MISSING GATE」by 米村孝一郎
Re:何の意味があるの？ (スコア:1, おもしろおかしい)
Re:何の意味があるの？ (スコア:1)
関係ないならそれぞれ勝手に参加した学者達の研究に関係のあるものしかやらないだろう。
Re:何の意味があるの？ (スコア:1, 参考になる)
おそらく修辞的な質問ではありましょうが、ご存じない諸氏がいらっしゃることを勘案し
下記に参考金額を挙げおきます。
H18年度のJAXA決算は、約2346億円。
http://www.jaxa.jp/about/finance/pdf/finance_18-04.pdf [www.jaxa.jp]
H19年度の道路特定財源は約5兆6000億円。
http://www.mlit.go.jp/road/ir/ir-funds/sp-funds/sp-funds00.html [mlit.go.jp]
ちなみに、宇宙開発による成果の極一部は下記のとおり。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%AE%87%E5%AE%99%E8%88%AA%E7%A9%BA%E7%A... [wikipedia.org]
Re:何の意味があるの？ (スコア:1)
Re:ブーメランを投げると数日後に戻ってくる (スコア:2, おもしろおかしい)
あなたのお父さんはみやげ物用のではなく地元の人用のを買ってしまったのでは？
#ウソです。
Re:ブーメランを投げると数日後に戻ってくる (スコア:1, 参考になる)
日本人の過半数は投げ方を誤解してるはずだけど
Re:ブーメランを投げると数日後に戻ってくる (スコア:1)
横に寝かせて投げたんだったかな。子供（10歳ぐらい）の考えとしては、立てて投げたらそのままストンと下に落ちそうに思うじゃないですか。ヘリコプターの羽根やフリスビーのように、横向きに回転するようにして、とにかく投げれば戻ってくるもんだと。
Re:ブーメランを投げると数日後に戻ってくる (スコア:2, すばらしい洞察)
Re:ブーメランを投げると数日後に戻ってくる (スコア:1)
逝ったまま戻って来れなくなってたかも。
Re:ブーメランを投げると数日後に戻ってくる (スコア:1)
横方向に投げても戻るには、それ用に作ったものをうまく投げないと無理だろう。(ブーメランは色んな種類がある)
the.ACount
Re:予想されるトホホな結末 (スコア:3, 興味深い)
失望したのってこれですかね？
http://www.ne.jp/asahi/beat/non/plane/plane00/plane14.html [www.ne.jp]
この人みたいに心の目で見れば面白いらしいですよ。
Re:予想されるトホホな結末 (スコア:1, 興味深い)
飛行機のロール安定は上半角にしろ後退角にしろ、
重力による横滑りが生じて初めて機能するものだから、
無重力環境では僅かでも狂いがあればロールが補正できなくなって当然、
あのロールは失態でも御愛嬌でもなく、航空力学的に正しく必然の結果だったのか。
ありがとう。そして毛利さんごめんなさい。
ずっとあなたがヘタクソで実験を台無しにしたのだとばかり思ってました。