問 題
微粒子が気体中を運動する場合の抵抗力に関する記述のうち、最も適当なものはどれ。
- 粒子の抵抗は、粒子の流体に対する相対速度に比例する。
- 粒子の抵抗は、レイノルズ数に比例する。
- 粒子の抵抗は、粒子の投影面積、流体密度に比例する。
- 抵抗係数は、ストークス域ではレイノルズ数に無関係である。
- 抵抗係数は、粒子が小さくなると、気体の分子運動の影響を受けない。
正解 (3)
解 説
(1)について、粒子の抵抗は、粒子の流体に対する相対速度の2乗に比例します。
(2)について、レイノルズ数とは、慣性力と粘性力との比で表されます。大雑把にいうと、流れやすさの尺度として使われます。この数値が高いほど流れが良く(=抵抗が小さく)、数値が低いほど流れが悪く(=抵抗が高く)なります。
この選択肢の文だと、レイノルズ数が高いと抵抗が高くなるように書いてあるので、これは誤りです。
(4)について、ストークス域とは、レイノルズ数の小さい(2以下)領域です。この領域では、抵抗係数はレイノルズ数に反比例します。
ちなみに、レイノルズ数の大きい(500以上)領域をニュートン域といい、ここでは抵抗係数はレイノルズ数に無関係で、ほぼ定数となります。また、ストークス域とニュートン域の間をアレン域と呼び、抵抗係数はレイノルズ数の平方根に反比例します。
(5)について、粒子が小さいほど、気体の分子運動が無視できなくなってきます。
コメント