SF映画にありそうなUFOめいた形状。これは水中に落下する高温の金属球と周りの空洞をとらえたもの。
球体の周りにあるのは水なのに、熱したナイフでバターを切っているような空気の隙間ができている。
一般に水などの液体を移動する個体は、その形状により受ける抵抗や液体との間に生じる摩擦のほか、移動の波や渦などの影響で減速する。
だが、表面に摩擦がほぼない空洞に包まれた金属球は、水中を一定の速度で落下する。これを応用し抵抗を極限まで減らす実験動画がネットで話題を呼んでいる。
高温の物体が流体中をすばやく移動した際に見られるライデンフロスト効果に着目し、船舶の弱点である水の抵抗を減じる術を模索する科学者の興味深い実験をみてみよう。
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Watch these hot balls cut through water like a knife through butter【高速で水を進む金属球。ライデンフロスト効果の応用実験】
2017年に公開されたこの動画は高温に熱した金属の球が水中をすばやく移動する様子をとらえたもの。一瞬で水の中を通過していくその様はバターを切り裂くナイフのようだ。
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通過中の球の周囲に空気の空洞が形成されるこの現象は、ライデンフロスト効果といい、高温の物体が流体中をすばやく移動した際に見られるものだという。
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周りにあるのは水なのに、より粘度が高い物質を通過しているように見えるところがなんとも不思議だが、実験を行った科学者たちの目的はこの特性を利用して水の抵抗を極限まで減らすことだという。【大きさ5～15倍。400℃の金属球で最大の空洞を目指したチーム】
可能な限り最大の空洞を目指すチームは、複数の金属球を400℃に熱し、95℃の水に落下させる実験をくりかえした。
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実験では、落下した直径20mmの金属球が5～15倍の大きさの紡錘形の空洞に包まれた。
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【プラスチックより撥水加工で抵抗減少。船舶に役立つ可能性】
また動画では、超撥水性材料でコーティングした金属球に替え同じ水に落下させる実験も行った。すると高温ではないその球体も同様の空洞に包まれた。
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さらに研究チームが、この金属球と同じ重さのプラスチック製の紡錘形ダミーとで比較実験を行ったところ、撥水加工の金属球の抵抗のほうが90%も少なかった。その結果は米国科学振興協会の科学ジャーナルScience Advancesに掲載された。
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この論文を発表したキング・アブドゥッラー科学技術大学のIvan U. Vakarelski氏ほかシンガポールやオーストラリアなどの科学者から成る国際的なチームは、このキャビテーション（空洞現象）が船舶が受ける水の抵抗を減らすのに役立つ可能性を示唆している。
船舶の大きな障害ともいわれる抵抗の低減が、速度や燃料効率の飛躍的な向上につながるからだ。
この研究がさらに進めば、今までよりも格段に速いスピードで水を切り裂きぐんぐん進む船もできちゃうのかな？超高速な船便とかも実現したら輸送業界も変わったりして。
References:sciencemag / advances / youtube / wikipediaなど /written by D/ edited by parumo
記事全文はこちら：熱した金属球が水を切り裂いていく！ライデンフロスト効果を目の当たりにできる実験映像 https://karapaia.com/archives/52301110.html
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