空気が強く出るのはなぜ？

質問

筒（例えば新聞紙を丸めたような物）の下側から数センチ離して手をかざして、
筒上側から息を吹きかけます。
このとき、筒に口をピタッとつけたときより、
少し離して息を吹きかけたほうが筒の出口から強く息が出ます。
（下側の手に空気が強く当たるります。）
なんででしょう？
物理的、科学的に説明できる方いませんか？？

回答No.2

tera_tora

圧力の関係だと思います。

no.1さんが周りの空気を巻き込むという見解がありましたが、周りの空気を巻き込んだところで口から噴出す空気の運動量やエネルギーの総量が変わるわけではないので加速することは考えにくいです。

私は空気の圧力と流れの関係によるものだと思います。

筒にぴったり口をつけた状態で息を噴出すとします。そうすると、筒の中の空気は筒の出口のほうにもっていかれます。そうすると、筒の出口のほうに空気が多くいき、口元では出口(周囲の空気圧とほぼ同じ)に比べ圧力が下がると考えられます。つまり噴出した空気は圧力の低い口元の方に引きづられるエネルギー(運動量)を受け、次第に流れの減速または停止を生み出すものと考えられます。筒が短くなればそのような現象は次第にみられなくなるでしょう。また、出口側を板でふさげばどうなるでしょう。筒の中の空気は吹きはじめには特に出口部分の圧力は上がり、次第に圧力と吹き込む力のエネルギーがつりあい筒の中の全体圧力が周囲の空気の圧力より上がります。そこにちいさな穴を開ければ、今度は筒の出口側の圧力が周囲の空気より圧力がより高くなり、空気が外に噴出すでしょう。これが火吹き竹の原理です。

では、ちょっと筒と口元の距離を離すとなぜ息が吹き出るかというと、口元から噴射された空気は口から出たほぼ直後に周囲の空気の圧力と等しくなります。つまり噴出した空気が筒の中に入る際に、筒の入口と出口の空気圧には差がない状況で入ってきます。そうすると入口出口の空気圧が一定しているので、空気の流れの持つエネルギー(運動量)は圧力と流れとの間でエネルギー交換(運動量交換)が行われず、そのまま入った空気量分だけ出て行きます。

以上より、問題は圧力の流れのエネルギーや運動量のやり取りの問題だと私は思います。

回答No.1

chiezo2005

筒と口の間の空気を巻き込むからです。

口をぴったりつけると，はいた息の量しか空気はでませんが，
すこしはなすことによって，周りの空気を巻き込めますから，
筒に入る空気の量が多くなります。

お礼

なんか難しく考えてしまいましたけど
そうゆうことなんですよね。。。

ありがとうございます。