完全流体の中で魚は泳げるか？

質問

先生から問題が出されました。

完全流体の中で魚は泳げるか？

しかし、さっぱりどのように考えていいのか分かりません。

まず、完全流体とは粘性のない流体。

つまり、粘性の働きを利用しなくても推進力を得られるか？ということになるそうです。

粘性摩擦⇔推進力（逆の概念）

どのように考えたらいいのでしょうか？
式から考えるものなのでしょうか？

ヒントだけでも良いのでよろしくお願いしますm(__)m

回答No.2

masudaya · ベストアンサー

魚は推進機構がよく分からないので，オールとボートで考えます．ボートに乗っていてオールを持っています．ボートが静止している状態を考えます．完全流体の上に浮かんでいるとして，オールを差し込んでボートをこいでみましょう．粘性が全くないので，オールはするっと動いてしまうことでしょう．つまり，オールは完全流体に対して仕事が出来ないことになります．
このことは，ボートを動かす仕事をオールという推進機構では得られないと言うことを示します．
きっと魚も一緒で泳げないのではないかと思います．壁などを用いれば推進力を得られますが，#1さんの仰るように今度は止まらなくなってしまいます．つまり止まっていれば止まったまんま，動いていれば動いたまんまという慣性の法則が成立する世界になります．この状態で推進力を得る方法もあります．ロケットなど度同じで質量を速度を付けて投げて上がると運動量保存の法則から反対方向に進みます．
参考になりましたか？

回答No.5

A_L_R

完全流体をよく知らないのですが、＃３さんの回答からすると圧力はあるんですよね？
であれば、粘性摩擦が使えなくても、通常の魚が泳ぐ動き---尾鰭を左右に振る様に体をくねらせる---で圧力差を作り出せれば推進力は得られるんじゃないでしょうか。
作り出せるかは分からないですけど。

回答No.4

IrGacria

泳げると思いますよ？

エネルギーの収支で考えてみましょう。完全流体では粘性がないですし、音波も発生しないし、渦も泡も発生しませんから、魚のポテンシャルエネルギー（？）はかなり高効率で運動エネルギーに転換できるはずです。

粘性は、流れを作り出すための必要十分条件ではありません。粘性がなくても、流れを作り出すことは可能です。粘性があるときは推進力の一部に応力を使えるというだけ。応力がなくても推進力があるのではないかとおもいます。

ちなみに、粘性のない液体の中で物体を動かすのだってエネルギーは必要です。
（粘性のない流体中で振り子を振らすと永遠に振れ続ける、というのは良くある誤解です。
　物体の前にある液体を、後ろへと押しやるためには有限の運動エネルギーが必要なのです。空気の場合はあまりに質量が小さいので無視できるだけで、液体の場合は質量が無視できない）
逆に、エネルギーの与え方によっては、物体を動かすことだってできるはずです。

回答No.3

ultraCS

ひれを使ったり体をくねらせて泳ぐのは不可能だと思いますが、静止状態で鰓呼吸が出来る種であれば、えらぶたからの排水で推進できるかも知れません。

えらぶたを閉じて口を開け口腔内の容積を増やすと、完全流体であっても口腔内に流れ込みます。
口を閉じ、えらぶたを開けて口腔内の容積を小さくすると、えらぶたから流体が出て、その反動で進みます。それを繰り返せばパルスジェットのような推進ができるかと思います。方向のコントロールにはひれが使えないので、左右えらぶたの開きを変化させることでしか出来ませんね。

ただ、完全流体だと口を閉じてももちょっとした隙間から流出してしまいますから、効率は悪いです。一応、流出量は開口面積に比例するのではないかと考えました。
イカとかタコならなんとかなるかも。

回答No.1

kanakyu-

むずかしい話はわかりませんが、要は摩擦がないんですよね？

宇宙空間だと摩擦がないですから、一度はずみがつくと、どこまでもすすんじゃいますよね。
そんな感じで、ちょっとだけ最初動いたが最後、何かにぶつかるまでずっと動いちゃうのではないでしょうか。

アイススケートも、摩擦が少ない分、ツイーーーッとよくすべりますし。
関係ないかもしれませんが、自転車も最初のひとこぎがいちばん重くてその後楽です。

逆にねばねばの液体をプールに入れて、魚じゃなくて人間が泳げるか？
といったら、かなりきつい、すすめない、と思います。
泥沼で泳げるかといったら、やっぱり無理です。　＞＜