凧は手に持ったのになぜ飛ばないのでしょうか?風だなんて言うのはやめてください！

今年も凧揚げの季節がやってきました。

凧といえば、濰坊国際凧祭りを思い浮かべなければなりません。「濰坊では空に飛べないものはない。」凧祭りの凧は、とてもユニークで大胆な形をしており、人々は「これも空に飛ぶの？」と驚かずにはいられません。

画像出典：濰坊リリース

Part.1凧はどうやって飛ぶの？

凧揚げの原理は実はそれほど複雑ではなく、簡単な力の分析で説明できます。

まず、凧は飛行中にどのような力を受けるのでしょうか?凧自身の重力、凧糸の張力、そして風の推進力。これら 3 つの力の相互引力によって、凧が飛び立つか着陸するかが決まります。

重力は垂直下向きであり、引っ張る力は水平方向と垂直方向の 2 つの力に分解できます。垂直方向の引っ張り力は依然として下向きです。凧が飛ぶためには、上向きの風の推進力が必要です。したがって、凧揚げには風の助けが必要であり、風は小さすぎてもいけません。自身の重力と引っ張る力の一部を支える必要があります。

高地に比べると地上の風は弱いことが多いため、助走が重要になります。凧を引っ張りながら走ると、凧と空気が相対的に動きます。一定の高さまで飛行し、風速が十分な揚力を生み出すことができれば、凧は飛ぶことができるようになります。

凧を斜めの角度で保つことができることも、凧揚げの重要なステップです。この角度は迎え角と呼ばれ、凧の平面と相対的な風の流れとの間の角度です。凧が揚力を得るには、迎え角が必要です。

これは飛行機とは少し異なります。飛行機の場合、翼に迎え角があると、凧と同じように揚力が生じます。ただし、迎え角がない場合でも揚力が発生する翼もあります。なぜ？

このタイプの翼は曲率を持っているため、上部と下部の空気の流量が異なり、圧力差が発生します。この圧力差によって揚力も得られます。これがベルヌーイの定理です。

Part.2風が強い時はラインを出し、風が弱い時は巻き上げます。原理は実は非常に単純です。

凧揚げをするとき、経験のある人は初心者に「風が強いときは糸を出し、風が弱いときは糸を巻き取りましょう」とよく指導します。これの科学的根拠は何ですか?

凧の紐は通常、中心軸に、重心の少し上に結ばれ、飛行中に凧の迎え角が一定になるようにします。

では、迎え角をどのように制御するのでしょうか?

凧が飛んでいる場合、私たちにできる唯一のことは張力を調整することです。「風が強いときは釣り糸を出し、風が弱いときは巻き上げます。」実際には、凧が安定して飛ぶように、張力を調整して迎え角を変えることを意味します。

一般的に、凧の端には長い尾があります。ムカデの形に作られたものもあれば、龍の形に作られたものもあり、尾が二つある凧もあります。

このテールバーは単なる装飾ではなく、凧が安定して飛ぶための重要な部分でもあります。

テールバーの機能は、重心を下げて復元トルクを増加させること、つまり凧が回転軸に沿って回転するのを防ぐことです。回転する限り、テールバーはまっすぐになります。これがテールバーの重要性です。