原理解説水のテーブル

図1 川の曲がりと水の流れ

図2 川の深さと水の流れ

図3 カルマン渦発生のしくみ

【参考】

  • 『流れのふしぎ―遊んでわかる流体力学のABC (ブルーバックス)』石綿 良三

流れる水のはたらき

水の流れは、流れる場所によって速さが変わります。例えば川では、曲がりの外側は流れが速いため、川岸や川底がけずられる「浸食」が見られます。川の曲がりの内側は流れが遅いため、運ばれてきた石や砂がたまる「堆積」が見られます。(図1)

川の深さによっても、水の速さが変わります。浅い場所は流れが速くて、深い場所は流れが遅くなります。(図2)

カルマン渦とは

一定の速さで流れる水の中に障害物を置くと、障害物の背後に水の流れに垂直の方向で周期的に交互に渦が発生します。この渦を「カルマン渦」といいます。(図3)

カルマン渦は、水の中だけではなく大気中でも起こります。カルマン渦が発生すると、周期的な圧力変動と力がはたらき、音や振動を発生させます。風が吹くときの「ピューッ」という音はカルマン渦によるものです。

野球で魔球と呼ばれる「ナックルボール」もカルマン渦を利用しています。ボールに回転をかけずに投げると、ボールの後ろにカルマン渦が発生するため予測不能な動きをします。