落としてみたシリーズ第31回、スーパーのお総菜の蓋で作った雪の結晶の沈降時間再測定です。第30回と同じモノを、風呂の浴槽で沈めます。壁の影響で縦にならない想定です。他に、第26回で使った、雪型パンチで抜いた緑のプラ板も沈めました。水温は40℃くらい(手で測定)、水深は34cmくらいです。
下の子(5)の協力で、撮影と時間測定が同時に出来ました(^-^) 私より沈め方が上手すぎて、スタートボタンを押すのが数センチ遅れることもしばしばでした(^^;
後半、底から浮いてくるものが多数ありました。入浴剤の炭酸が付いたのかもしれません。
形状：6角形、広幅六花、星状六花、樹枝状六花(緑)
直径：12mm、24mm、15mm、17mm
厚さ：0.2mm(青)、0.1mm(薄青)、0.1mm以下(ピンク)、0.1mm以下(緑)
材質：プラ(材質は不明)
流体は風呂の残り湯です。
実験です。
12mm6角板青は、3枚共、上向きにゆらゆらしながら沈みました。速度は1.1cm/sで前回より心持ち遅く、レイノルズ数Rn=200でした。
前回は上向きのまままっすぐ沈降で、速度は1.2cm/s、レイノルズ数Rn=140でした。温度を上げると、レイノルズ数が上がるようです。
12mm6角板ピンクは、３つ共、上を向いて、ゆらゆらしながら沈みました。ゆらゆらの周期は青と比べてずいぶん速く見えました。3つ目は30cm沈む間に水平に半回転しました。平均速度は2.9cm/s、レイノルズ数Rn=530でした。前回よりもずいぶん大きいです。
12mm星状六花は、青2つ上を向いたまま、まっすぐ沈みました。平均速度は1.0cm/s、レイノルズ数Rn=180でした。
ピンク2つ全て上を向いて、ゆらゆらしながら沈みました。計れた方の速度は2.8cm/s、レイノルズ数Rn=510でした。
24mm6角板は、若干小さい(15mm)薄青が、上を向いてゆらゆらしながら沈みました。速度は1.3cm/s、レイノルズ数Rn=300でした。
青3つは、１つは壁づたいに縦になったまま沈みました。残りの2つは壁から離して沈めたところ、上向きで面の向きを回転させながら螺旋軌道を描いて沈みました。螺旋2つの平均速度は1.3cm/s、レイノルズ数Rn=460でした。
前回の15mmもゆらゆらで、速度は1.3cm/s、レイノルズ数Rn=190でした。
24mm六花3つは、全て上向きでまっすぐ沈みました。薄青の少し小さい(20mm)広幅六花は速度0.93cm/s、レイノルズ数Rn=280、青の広幅六花は速度1.4cm/s、レイノルズ数Rn=510、青の星状六花は速度1.7cm/s、レイノルズ数Rn=620でした。測定数がそれぞれ1回なので、太い方がゆっくり沈むのか、測定誤差なのかわかりません。
前回ペットボトルの時は、薄青の広幅六花(20mm)は速度0.94cm/s、レイノルズ数Rn=190、青の広幅六花は速度1.1cm/s、レイノルズ数Rn=260でした。速度も挙動も大差ないのに、レイノルズ数が倍近く違います。
雪型パンチで抜いた樹枝状六花は、上を向いたまま、まっすぐ沈んだものと、斜めに傾いたまま沈んだものがありました。上向きにまっすぐ沈んだものの平均速度は、1.0cm/s(17mm)、0.93cm/s(15mm)、レイノルズ数はRn=260(17mm)、Rn=210(15mm)でした。
ペットボトルのときは速度が0.75cm/s(17mm)、0.76cm/s(15mm)、Rn=127(17mm)、114(15mm)だったので、レイノルズ数だけではなく速度も少し大きいようです。
お湯を使うと、レイノルズ数が大きい場合の実験ができる事がわかりました。ただし、カメラのレンズが曇るので、写真は撮りにくいです。
雪の結晶が1〜3mmで落下速度が30cm/sのときRn=23〜70。これら小さめの雪の六花よりもずいぶん大きなレイノルズ数でも、星状六花や広幅六花の中にはまだゆらゆらしないものもあります。
24mmの6角板が、見事な螺旋軌道を描いたのが良かったです(^-^) 傾きと軌道の関係がはっきりしました。
ゆらゆらがカルマン渦かも？と言う予想なので、螺旋もカルマン渦が螺旋状に繋がったものかもしれません。(そんな渦があるのか疑問ですが。) 銀色絵の具の実験がしてみたいです。
もう少し重いコインなら縦に回転するかも！と1円玉を沈めてみたところ、大きな振幅(15cm以上)で半円(？)を描いてゆらりゆらりと横滑りしました。1円玉は軽かったかも？
まだまだ掴めていません(^^;
