落としてみたシリーズ第32回の続きの続き、ゆらゆらの振幅を観察するため、水槽を出してきました。
水温は30℃くらい(手で測定)、水深は20cmです。
形状：6角形、広幅六花、星状六花
直径：12mm(ピンク、青)、15mm(黒)、20mm(黒)、24mm(青)
厚さ：0.2mm(青)、0.1mm(黒)、0.1mm以下(ピンク)
材質：プラ(材質は不明)
流体は風呂の湯で入浴剤は入っていません。
実験です。
お湯を水槽に満タンに入れて、プラ板を完全に水に入れてから手を離しました。
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。ゆらゆら回数は平均で7回、速度はV=1.1cm/sで、レイノルズ数Rn=160、1回の往復でΔz=2.9cm沈みました。ゆらゆらの向きが悪かったため、振幅はわかりませんでした。
12mm6角板(ピンク)は、２枚が、上向きで面の向きを回転させながら螺旋を描いて沈みました。ゆらゆら回数は平均10回、およその振幅はΔx=1cm、V=2.5cm/s、Rn=370、Δz=2.0cmでした。
15mm6角板(黒)は、上を向いてゆらゆらしながら沈みました。ゆらゆら回数は7回、振幅不明、V=1.0cm/s、Rn=190、Δz=2.9cmでした。
24mm6角板(青)は、1枚がゆらゆらで、2枚が、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。ゆらゆら回数は平均5回、Δx=2cm、V=0.94cm/s、Rn=280、Δz=で4.0cmでした。
12mm星状六花(ピンク)は、2つ共上を向いて、ゆらゆらしながら沈みました。ゆらゆら回数は10回、Δx=0.8cm、V=2.4cm/s、Rn=360、Δz=2.0cmでした。
20mm六花(黒)は、上を向いて、ゆらゆらしながら沈みました。ゆらゆら回数は6回、振幅は不明、V=0.95cm/s、Rn=240、Δz=3.3cmでした。
これだけ見ると、ゆらゆらの水平方向の振幅は、板の直径程度のように思えますが、1円玉が沈むときには直径の5倍以上の振幅で、半円を描くように動き回ったので、振幅と直径を比例と決めることはできません。
12mm角板の青とピンクは、速度の大きいピンクの方が小刻みに揺れていることに間違い無さそうです。実際の雪の結晶で言えば、同じ形なら、厚みがあって重い方が速い周期で螺旋を描いて落ちて来るでしょう。
水槽実験を撮影してみて、落下中の24ｍｍ板のおよその角度もわかりました。傾きは結構大きく、30°位は傾いているように見えます。また、螺旋軌道のときには、面の向きは螺旋軌道の回転中心方向で、横から見るとゆらゆらのときとほぼ同じ方向に、同じ角度傾いています。それらしい絵が描けました(^-^)
最初水深を15cmって測っていて、速度とか全部ずれてました(^^; ペットボトル実験と沈降速度を比べたら、[水槽での速度]/[ペットボトルでの速度]が、どれも0.7程度でした。ペットボトルと水槽は何が違うのか散々考えてしまいました。あぶないあぶない(^^;
次回は、水槽に銀の絵の具を入れて、プラ板の上にカルマン渦ができる様子を撮影したいです。いよいよ答え合わせの回になるでしょうか？
