別の種類の「ロケット」もビニール袋を空に運ぶことができる

レビュー専門家：中国航空宇宙科学技術公司第一アカデミーの航空宇宙科学専門家、銭航氏

ビニール袋とロケットには全く関係がないようです。ビニール袋とロケットの組み合わせはどこから来たのでしょうか?本当に空に飛び立つことができるのでしょうか？一緒に見下ろしましょう！

ビニール袋ロケット、欠かせない要素はビニール袋です！まず、大きなビニール袋を用意し、次の図のように膨らませる必要があります。

この時点で誰もがジレンマに陥っているかもしれません。こんなに大きなビニール袋を手で膨らませるのにどれくらい時間がかかりますか？さて、袋の開口部から一定の距離を置いて、内側に空気を吹き込んでみましょう。ほら、ビニール袋がすぐに膨らみますよ！

プラスチックチューブを膨らませた後、袋の口を結び、プラスチック袋の端に小さな尾びれをいくつか貼り付けます。こうしてビニール袋ロケットの完成です。

魔法のベルヌーイの定理

なぜこんなに大きなビニール袋を、袋の開口部から一定の距離で一息で膨らませることができるのでしょうか?以前私がお伝えした電動ファンによる冷却の秘密をまだ覚えていますか?そこには「ベルヌーイの定理」が述べられており、これは流量が高いところでは圧力が低いことを意味します。

袋の開口部から少し離れた位置から空気を吹き付けると、袋の開口部中央のガス流量が周囲より大きくなり、中央に低圧領域が形成され、周囲の圧力が高い空気が自動的に袋内に流れ込みます。

尾翼

ロケットに尾翼を追加する主な目的は、直線飛行中の空気力学的安定性を向上させることです。

ロケットは大気圏内で高速で直線飛行する際にさまざまな外乱に遭遇し、ロケットエンジンの回復力が不足すると、ロケットは安定性を失います。時間内に修正されない場合、慣性と空気抵抗の複合効果により、小さな乱れが急速に増幅されます。尾翼は反対方向に力を加え、ロケットの安定性を大幅に向上させます。こうすることで、尾ひれ付きのビニール袋ロケットはより安定して飛行できるようになります！

ただし、尾翼は多ければ多いほど良いです。一般的には3～4枚の尾翼が対称的に配置されます。ロケットが軌道からわずかに外れると、尾翼が反対方向に発生する空気抵抗を利用してロケットを軌道に戻します。 2 つしかない場合、尾部に平行な面の乱れは修正されず、ロケットはコースから外れてしまいます。尾びれが4枚以上あると効果は向上せず、空気抵抗が大きくなりすぎて飛行に影響が出ます。

日常生活への応用

飛行機に乗っているとき、なぜこんなに巨大な飛行機が離陸できるのか疑問に思ったことはありませんか?すでに誰かが推測していると思いますが、その通りです！飛行機の離陸にはベルヌーイの定理が使われています！

航空機の翼の翼型は特別に設計されています。空気が翼の上面と下面を流れるとき、上面の距離は下面の距離よりも長く、上面の空気流速は下面の空気流速よりも速くなります。

ベルヌーイの定理によれば、流量が大きいところでは圧力が低くなり、流量が小さいところでは圧力が高くなります。そのため、下面の圧力が上面の圧力よりも大きくなり、圧力差が生じます。この圧力差が飛行機を飛ばす揚力となります。

また、ホームで高速列車を待つ際は、係員が「列車を待つ間は安全ライン内に立ってください」という注意を絶えずアナウンスしますが、これもベルヌーイの定理によるものです。

電車が動くと、近くの空気が急速に流れます。このとき、人と電車の間の空気の流量は、人の後ろの空気の流量よりもはるかに大きくなります。したがって、背後からの強い圧力が人々を前進させるのです。

次に、飛行機の尾翼についてお話しましょう。尾部は飛行制御システムの重要な部分です。尾部は主に、航空機のピッチとヨーを制御し、航空機がスムーズに飛行することを保証するために使用されます。尾翼は飛行安定性を高めるために航空機の尾部に取り付けられた装置です。ほとんどの尾びれには水平尾翼と垂直尾翼が備わっており、少数ではあるが V 字型の尾翼を使用しているものもあります。尾部を使用して、航空機のピッチ、ヨー、傾きを制御し、飛行姿勢を変更することができます。

尾は一般的に垂直尾翼と水平尾翼に分けられます。水平尾翼は固定された水平安定板と可動の昇降舵で構成されています。垂直尾翼は固定された垂直安定板と可動の方向舵で構成されています。