「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」記事へのコメント

回転によるジャイロ効果が働かないのでは？

[akiraani (24305)]

　ブーメランって、投げると空気抵抗で傾く方向に力がかかって、それが重力方向のジャイロ効果と均衡することで斜めに固定され一定の角度で曲がって、投げた場所に戻ってくるものでは。

　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:

[tarosuke (2403)]

ジャイロ効果には重力は必要ないよ？

Re:

[akiraani (24305)]

　ああ、ジャイロ効果が働かないというのは日本語がおかしいですな。
　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:

[tarosuke (2403)]

いや、その前にジャイロ効果についての理解がめちゃくちゃ。えとね、ジャイロ効果について記号的理解しかしてないみたいだから、まずはジャイロ効果をただの慣性にまで分解して考えてみてね。あと、ブーメランの挙動は空力だけで説明できるよ。

Re:

[akiraani (24305)]

　空力的には、斜め下方への浮力が一定に維持されたまま進めば、鉛直方向の力が重力で相殺されて水平方向に一定の力が働いて円運動をするから戻ってくるという話で、そこにはジャイロ効果は関係ない、という話かな？

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？

[tarosuke (2403)]

ほら、ブーメランは進行方向に対して左右で対空速度が違うじゃん。
# 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。