なぜ、コマは止まる前、一瞬逆回転するの？

質問

先日、子供とコマで遊んでいたら、コマが止まる前に、なぜか逆回転するのを見て、子供に「なぜ、逆回転してから止まるの？」って聞かれたけれど、答えられなかった。
コマは当然、止まる前に倒れる、それまでは軸で立って回っていたが倒れる瞬間、円錐状の部分で
地面を擦ってしまうので、その反動で逆回転するのかと思ったのですが確証がありません。
どなたか、正しい説明を子供にでも分かる内容で教えていただきたいのです。

回答No.6

marriess · ベストアンサー

「逆回転」という書き方から、勘違いされるんだと思います。私もはじめはストロボのことだと思いました。

添付画像の(1)を回っているコマを上から見た図だと思ってください。赤い矢印は回転の方向です。反時計に回っているとします。

(2)はコマが倒れてきていまにも地面とこすれそうな状態です。茶色い線は地面だと思ってください。これは地面にねそべって真横から見ている状態です。

(3)で、地面と接触しました。このとき、青い矢印の方向（回転と同一方向）に力がはたらきます。地面とコマの間には摩擦がありますので、青い矢印に反発して緑の矢印の力が発生します。

結果、(4)の紫の矢印の方向にコマが転がろうとします。これは車がタイヤを回して前に進むのと同じ原理です。

では再び(5)で上から見ています。コマは地面に倒れています。コマは円錐の形をしているので、寝そべったコマが転がるときまっすぐには進みません。
(5)の黒い矢印で表したような時計回りの円を描きます。ただし、コマが回っている向きは反時計回りのままです。

以上で説明したように、「コマは反時計回りで回っている」けど、「コマは時計回りの方向に円を描いて転がる」ということなのです。

回答No.7

TAC-TAB

No6さん、頭良いですね！。ストロボ現象ではなく、円錐が惰性によって床を転がっただけですね。
深く考えすぎて回答いたしましたので、No4の回答は撤回いたします。

回答No.5

kyo-mogu

No.４の方の現象で間違いないですよ。実際には逆回転しません。しているように見えるのと、回転数によって逆回転に見える事もあります。
　科学館でコマの実験あたりに、その解説が有る場合も。

　コマはただ摩擦により速度が弱められて、回転することで安定した状態になりますが、それが弱まると、味噌すり運動を起こします。これはなんとかまっすぐにする動きでもあります。しかし、速度が落ちて、倒れるわけです。

　また、コマをというか回転する円盤を使った実験で、白黒の模様ですが、高速回転することで色が見えたりもします。

　京都の科学館にあった展示物で、水滴が下に落ちるだけですが、ストロボを使う事で、まるで水滴が止まったようにも見えるし、逆に行くようにも見えるんですね。

　　科学館などで体験出来る実験装置などもありますので、是非訪れて下さい。わかりやすい解説もありますから。

回答No.4

TAC-TAB

答えは、蛍光灯の点滅に影響される「ストロボ効果」によるものです。
実際にコマが逆転することはありません。
電球の明かりの下や、太陽光の下では起こりません。また、蛍光灯の下でも、まったく模様のないコマでは起こりません。
電球や太陽光はエンドレスに光りっぱなしですが、蛍光灯は関東では１秒間に５０回（５０ヘルツ）、関西では６０回（60ヘルツ）またたいています。1秒間に50～60回も目にも止まらぬ速さで点滅を繰り返しているのです。しかし、人間の目には残像現象が起こるので、「つきっぱなし」のように見えます。60ヘルツの関西地方と仮定して、白いコマに黒い点を一個描いて回転させます。勢いよく回っているときには、その「黒点」は、黒い線（円）に見えていますが、回転が落ちてきて、毎秒60回転（またはその倍数）になるとコマが止まって見えます。
蛍光灯のまたたきと、コマの回転が合致するので、蛍光灯がついた瞬間の「黒点」の位置が目に残像として焼きつき、蛍光灯が消えているときの「黒点」の位置は、真っ暗闇なので目には見えていません。（瞬間の話ですよ。1秒間に60回という瞬時の明と暗のことです。）
そして、より回転が落ちると、例えば1秒間に５０回になると、残像の位置が遅れていくので、黒点がゆっくりと逆回転していくように見えます。蛍光灯は永遠に1秒間に60回の点滅ですが、コマの回転は落ちていくので、その差の分だけ逆回転していくように見えやがて止まります。（「位相」と言います）
テレビの自動車のコマーシャルのときに、走っているタイヤの回転を注視していると、後ろ向きに回転しているように見えることがあります。（たいてい後ろ向きに回転しているように見えることが多い）これも、同じ「ストロボ効果」で、テレビの走査線の切り替わりの回数と、タイヤの回転数の差の分、タイヤが逆転して見えます。
子供さんと試されるのなら、面白い方法があります。
模様のついた雨傘を一人が回転させます。一人が正面から見ます。このときには模様は回転していて、はっきりと見えません。
ところが、見ている人が、すばやいまばたき「パチパチパチパチパチパチパチパチ」と繰り返します。
するとあら不思議、模様が止まってはっきりと見えるのです。もちろん回転数とまばたき回数が一致しないといけませんので、傘の回転を一定にしてもらい、まばたきの速さを増減して調整します。
逆にまばたきの速度を一定にして、傘の回転係の人が回転数を「速い」から「遅い」更に「停止」に変化させます。
すると。コマのときと同じように「静止」から「逆転」が起こります。
もっと簡単に実験するには、一人の人が手に目立つもの（赤いハンカチなど）を持って、大きく腕を回して回転させます。それを見ている正面の人は、「パチパチパチパチパチパチパチ」とまばたきします。すると、赤いハンカチが静止したり、逆転したり、ゆっくりと進むという現象がおこります。これを「ストロボ効果」と言います。

お礼

ものすごく丁寧にご説明いただき、まことにありがとうございます。
回答いただいたストロボ効果は私もよく存じています。
先の方のお礼でも申し上げましたが、私の質問の仕方に問題があるのかもしれませんが、方向違いの説明になっています。
今回のご回答に接して、改めてコマを回して確かめました内容をお伝えしますので、よろしくお願いいたします。
私は右利きですのでコマを回しますとコマは左回転します。
そして回転が遅くなって味噌擂り運動を経て、コマは倒れてしまいます。その瞬間にコマは右回転になって、数回転右回りをして停止します。
皆さんの回答はある程度高速で回転している状態のことを言っておられますが、私の質問の回転は停止直前、しかもコマが倒れてからの話です。
今回、確認のために回したコマはすべて無色で太陽光のもとで行いました。
解説、よろしくお願いいたします。

回答No.3

TooManyBugs

ご質問にあるような説明で問題有りません。

肉眼で見ていた場合逆回転して見えることはありません。
テレビや映画など連続していない駒を見たり、点滅している光源で見るとそのような現象(ストロボ効果)がありますが蛍光灯のような点滅する光源でも効果の出やすい白黒のパターンを回転させるようなものでない限り肉眼では発生しません。

回答No.2

auagcu00

Ano1

説明たらずでした。

つまり止まる前に逆回転するのではなく、速すぎて逆回転して見えたコマがまわるスピードが落ちて正しい回転の方向に見えてから止まる、ということだと思います。あと逆回転する際、回転スピードが徐々に落ちて一瞬とまり、そして逆にゆっくり回転していくと思います。つまりは連続的にコマのスピードがまわる速さが落ちているということです。

回答No.1

auagcu00

理科はあまり得意ではありませんが、

それは目の錯覚だと思います。コマは逆回転してません。

＋×＋×＋×

これは右回りに回転してますか。左回りに回転してますか。

目の神経が脳に伝えるコマ数みたいなのが一定でそれにたいして、順序よく並ぶと一方の回転に速すぎて（遅すぎて）順序が一回りしてしまうと逆に回転して見えるということだと思います。

123456789と変化するスロットがあるとして。これが速く回転すると、

13579 としか目には映らなくなり、さらに速く回転すると

1483726 となり、順に

1594837、16273849、その順序で最後には、198765432、とあたかも逆に進んでいるように見えるというのと同じだと思います。

お礼

丁寧にご説明いただき、ありがとうございます。
でも、質問の内容を取り違えられています。
コマは回転していたものが摩擦抵抗などによって減速し、最後にはゆっくり回って、倒れて停止します。
その停止の瞬間の逆回転のことでお尋ねしたのです。
高速で回っているときに逆回転はあり得ません。
だから目の錯覚ではありません。