悪例で見るラノベ用物理学

流体力学編 その1

【行くぜ！　風魔法！】

皆さんお久しぶりです。BF1とBFVとMHWとApexしてました。大剣と操虫棍とランスが使えます。

そんなことをしている間に街はモンスターの群れに襲われ、異世界チート主人公である私はそんなことは知らずにうっかりドラゴン討伐に行ってしまい、ドラゴンを倒したはいいものの街までは馬で三日かかっちゃうわけなんですよね。だいたい300km位かな？

この遅れはちょっとやそっとで挽回できるものではありません。

行ぐぜ、ト◯ンザム！

はっ！？　俺はガン◯ムではなかった！！！

痛恨のミスです。私は風魔法つかいでした。

風魔法で宙に浮いて、街まで帰っちゃいましょう。

風よ、吹け！　えいっ！

浮かねえええええええええ！！！！

じゃあもっと強くして、風よ、吹け！

びゅおおおおおおおおお！！！！！

ぬわー痛い！　時速100kmくらいの風速なのにまだ飛べねー！！！

じゃあさらに強くするぜ！

風速1500km/hだー！！！！

んぁっ……衝撃波が下から突き上げてきた。

僕の大事なところがああああああ！！！！！

こうして異世界チート主人公である七次元事変は衝撃波で死にました。

……というわけで、風で人が飛ぶにはどの程度の風速がいるのか、そしてどのような描写がいいのか。計算してみましょう。

・風で生まれる力

そもそも風で飛ぼうなんて発想はどうやって生まれたのか。聞いてみましょう。

七次元事変「あなただあれ？」

？？？「オッス！　オラ空飛ぶ鳥！　カァ＾〜、やっぱシャバは最高だー。とか思ってたら、変なラノベ作者に質問されて大ピンチ。次回、物理学違っても平気へっちゃらよりCHA-LA H〇AD CHA-LA！絶対読んでくれよな！」

というわけで人類が空を飛ぼうと思ったのは鳥を見てからで、鳥がどうやって飛んでいるのかというと、その羽をバサバサ動かして、うちわみたいに空気を扇いで、空気を動かした分その反作用で飛んでいるのです。

まあ滑空の時はちょっと違うんだけども。

さて、まずは高校物理学の基礎である自由落下と終端速度の話から。

自由落下って、知ってる？

自　由　落　下だ

にどとまちがえるなくそが

　……皆さんいっつも夏コミとか就活とかチケット抽選とか本免試験とか落ちてるし自由落下ぐらい知ってますよねw

　まあ一番落ちてるのは……恋なんですけどねｗ

自由落下とは天体の重力に引かれた物体が地面向かって落ちていくことです。

特徴は力のかかり方で、重力ってのは数キロ惑星の地表から離れた程度ではそんなに変わらないんですね。なので大体一定の力なのです。ということはニュートン大先生の運動方程式に当てはめると

…っていうか読者の皆様なら知っていると思うんですが、速度ゼロの状態から1秒引かれれば秒秒速9.81mまで、2秒引かれればそのまた倍、4秒引かれればそのまた倍、故に『自由落下』的な塩梅ですよね。落ちれば落ちるほど速度が増してくっていうやつ。

じゃあ空気抵抗って知ってます？

空気中を移動する物体が空気との速度差に比例して受ける抵抗のことですよね。

要は空気の中を動いたとき、その速さが速ければ速いほどその動きを大きな力で邪魔されるってことね。これテストに出るから。

空気抵抗は速度が増すとその二乗比例的にその力が増すと言われています。速度が2倍だと空気抵抗は四倍、十倍界◯拳は百倍強い、そしてオレの歌はただの一人で70億の絶◯を凌駕するフォニックゲインだあああああああああああああああああああああああああああああああああああああああああああああああああああ！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！。

さてそうなると

「落ちれば落ちるほど速度が増していく自然落下」vs「速度が増せば増すほど力が大きくなっていく空気抵抗」

なんていう図式が成立しますよね？

よね？

自由落下すると速度が増加していきます。速度が増加すると自由落下への空気抵抗が増していきます。そして空気抵抗の大きさと重力の大きさが同じになると、運動の第一法則の示す通り、落下物はそれ以上加速しなくなります。

重力と空気抵抗力が打ち消しあって、「合力がゼロ」となるわけです。

人はこの時の速度を終端速度と呼びます。重力による自由落下はこれ以上のスピードになりませんよという速度です。

重力と空気抵抗が同じ大きさなのでこれ以上加速できないよという状態です。

そこで、風魔法に戻りましょう。疾風の如く。

つまり「終端速度」より速い風を起こせば空気抵抗の力でスカートが捲れ（人間は浮き上がることができ）るのでは？

ていう淡い期待があるわけですよ。そして実際にそれは可能です。

さてさて、では地球上での人間の終端速度について調べてみましょう。流石に今回は計算っていう訳には……そうですか計算したいですか。

流体力学編だもんね。一応計算しておきましょう。

とでもいうと思ったか！

これは物理学初心者向けのエッセイやぞ！流体力学の計算なんか難しすぎて示せるか！？　いや示せない！

ええ。流体力学って難しいんです。

まず物体の周囲の空気の流れ方というのは２種類あって、流体を空気と言い換えますけど、空気が規則正しく流れる層流と空気がある程度ランダム、ごちゃまぜに流れる乱流があります。んで同一条件下で速度が大きいと流れは乱流になり、層流から乱流に変わる手前で抗力係数が……

……地球上での人体の終端速度を調べた人がいます。

空気抵抗の大きさって、風向きに対する面積で変わるのは知ってますか？

高速道路。パパかママが運転する車で、助手席に乗ったあなたは窓をちょっと開けて手を出したりしたことはありませんでしたか？

んで手のひらをパーにして風に向けて垂直にしたり平行にしたり。向きによって感じる力の大きさが変わりますよね。面積が変わると空気抵抗の大きさが変わる最たる例です。

所で時速90㎞くらいの空気抵抗で感じる圧力がおっぱおと同じくらいの揉み心地だって知ってますか？　これマジです。おっぱい揉めないクソ童貞と自分の鎖骨しか揉めない人は高速道路に行きましょう。車持ってないシティボウイ（笑）はハロウィンの渋谷で腕立てでもしてろｗ大胸筋をきたえるんやでｗ

ところで車なんて贅沢品だ！高速なんてレンタカーでしか乗れないし、電車があるからレンタカーなんて借りる意味ないと思っている人？あなたはただの世間知らずなので世界を知ろうね。車だと好きなルート走れて、途中で止まれて、世界が広がるってそれ一。

で、じんたいのしゅうたんそくどのけんですが。

これ体重とか気温とか気圧にもよるので幅が出るんですよね。

答えを言っちゃいましょう。

うつ伏せで落ちると大体200㎞/h

頭から、または足から真っ直ぐ落ちると大体300㎞/h

となります。

それと重要な事項があるんです。

頭に飛行機とか新幹線の先っぽみたいなとんがりを被ると空気抵抗が減じられてもっと速く落ちることが出来る。

逆にパラシュートみたいに対空の面積を広げてやればゆっくり落ちることができる。

さて。風魔法で空を飛ぶ件ですが。（投げやり）

さきほどドラゴンの襲撃に間に合わせようとした七次元事変君。

いきなり風速を時速1500㎞くらいにしてしまいますと、対気速度が音速を越えてしまい、股間に衝撃波が発生してしまいました。

そんな七次元事変君が安全に空を飛ぶにはどれくらいの風速が良かったのか、考えていきましょう。

まずは、先程のスカイダイビングの終端速度と同じ風速を出せば重力が打ち消せるってことですよね。

はい時速300km。

ただ重力を打ち消すだけだと無重力で、地面を蹴った勢いなんかでふわふわ浮かぶだけです。移動できませんね。

横向きにも風を吹かせないと街まで飛べませんね。

……これは時速300kmくらい出さないと間に合わないかも。

横向きに時速300㎞程度の風を吹かせましょう。

はい上向きの風速と横向きの風速を合成して時速424㎞。（ベクトル合成の話いる？）

よし街に着いた。1時間ちょい強風を起こしたんで、魔力切れた。まだ戦いが続いてんだけど＼(＾o＾)／

以上、流体力学編　その１でした。

カクヨムでもあふぃっぽいの始まりましたね。やる気が湧いてきますね。まあそれでも遅筆なんだけど。

なのでこの定型文で〆ようと思います。

最近話題の異世界召喚！

折角魔法が使える世界に行ったのなら、魔法で空を飛んでみたいですよね！

空を飛ぶ魔法といえば風魔法！

折角なのでクソエッセイを書いてみました！

ぶっちゃけ異世界の空気密度とか大気圧とか重力加速度とか主人公の体格とかに左右されちゃうんで、結局どれくらいの風速で飛べるのかなんてわかりません！

いかがでしたか？

なんと、次回は空を飛ぶときの描写について、物理法則というかよく間違えがちな矛盾点を出さないようにする方法を書く模様です！

同じトピックスで２部書くとは、七次元事変もせこいことしてますね・・・

皆さん、お気に入りいただけたらレビューやエピソード応援などお願いします！

それでは、次回の記事でお会いしましょう！

……応援ください。できれば短くてもいいので文章付きレビューとか……

ちょっとは筆が速くなりますので……

流体力学編　その２は今回の応用編やります。

流体力学編　その３は力学と絡めて、宇宙の話をします。

以上、よろしくお願いします。