風で回転している風車と、止まっている風車、どちらが風の力を受けるの？

質問

風を当てると回転する風車と、回転しないように固定した風車は、どちらが風の抵抗が大きいでしょうか？
同じ強さの風が吹いたら、どちらがたくさんの空気にあたるのでしょうか？
教えてくださーい。

回答No.1

First_Noel

＞どちらが風の抵抗が大きいでしょうか？

「回転しないように固定した風車」の方が風の力を大きく受けます．
羽根が回転すれば，風との相対速度が小さくなるため（追い風になるため）です．
羽根に乗ったつもりで考えると分かりやすいと思います．

＞同じ強さの風が吹いたら、どちらがたくさんの空気にあたるのでしょうか？

「どちらも同じ」です．
傍から見れば，風車を通過する様子はどちらも変わらないことがお分かりかと思います．

風の力Ｆは，空気の密度ρ，風速ｖ，受ける面積Ａとして，
運動量保存の法則から，

Ｆ＝ρＡｖ＾２

となります．

最初の御質問では，ｖが異なることがキーとなります．
次の御質問では，風車の風を受ける部分の面積Ａは一定ですので，
ｖが同じならＦも同じとなります．