フリスビーの飛行は、揚力と抗力によって決まります。空中に浮かぶと、ディスクの回転により、重力に逆らってホバリングするために必要なジャイロスコープの安定性が得られます。投げる腕の生体力学が飛行の優雅さを決定します。適切なトルクを生成するために、2 本のアームではなく 1 本のアームを使用することで、完璧な発射角度が達成されます。
ビーチでの 1 日は、楽しいフリスビーの時間を抜きには語れません。 UFO のように空中を滑空するフリスビーは、どのように重力に逆らって空中を滑るように見えるのでしょうか?
まあ、それはすべてあなたのトス次第です。
フリスビーのゲームをしたことがあるなら、片手で投げたフリスビーは、両手で投げたフリスビーよりもはるかに遠くまで飛ぶことを知っているでしょう!次にディスクをスリングするときに完璧なスローができるように、関連する物理的メカニズムをよりよく理解してみましょう!
フリスビーの構造設計
フリスビーは翼型です 断面形状で、抗力を減らし、デバイスの揚力を増やして飛ばします。
簡単に言えば、翼は、空気や水などの流体内の流れを操作して反応を生成する構造です。たとえば、飛行機、魚の体、鳥の羽はすべて翼の一種です。
翼形の設計は、フリスビーが流体 (空気) で操作するのに役立ちます。また、ディスクのスピンは、精度と位置のジャイロスコープの安定性をもたらします。
差圧を示す翼型
フリスビーのリムは、空気と接触すると翼に曲率を追加し、ディスクの上部と下部の間に差圧を生み出します。ほとんどのフリスビーには表面に隆起部があり、空気の流れの中に乱流を作り出し、さらに遠くまで飛ばすのに役立ちます.
フリスビーの力学
フリスビーの滑走を可能にする物理学の概念は、空力揚力とジャイロ安定性です。
空力
フリスビーに作用する 2 つの反作用の力は 揚力 です。 抗力 . フリスビーの飛行を成功させる 3 つ目の要因 は発射角度です。
a.揚力は、フリスビーの重さに対抗し、ディスクを空中に保持する力です。フリスビーの曲率により、空気の速度は上面で高く、底面で低くなります。
ベルヌーイの原理は、流体の速度が増加すると、その圧力が減少すると述べています。
したがって、ディスクの上部では圧力が低くなり、下部では圧力が高くなります。この差圧がディスクに揚力をもたらします。
空力:揚力と抗力 (写真提供:Fouad A. Saad/Shutterstock)
b.抗力は、固体と液体や気体などの流体との相互作用によって生じる抵抗力です。揚力に対して垂直に作用し、空中での円盤の動きを遅くします。
c.発射角度:フリスビーが投げられる角度は、揚力、抗力、乱気流に影響します。
2.ジャイロ安定性
フリスビーの回転は飛行にとって重要です。スピンがなければ、フリスビーは地面にひらひらとはためくだけです。体の回転が速ければ速いほど、その角速度が大きくなり、その特定の位置で体が安定します。
回転しているが安定している (写真提供:Jan Kaliciak/Shutterstock)
フリスビーの飛行は、それをつかむ手の中にあります
フリスビーの飛行は手首にかかっています。 手首をうまくフリックすると、必要な揚力、スピン、および乱気流がディスクに供給され、ディスクがまっすぐ遠くまで飛ぶことができます。
トルクとは?
トルクは力と同じですが、回転軸上を移動します。直線軸ではなく、回転軸でフリスビーを投げます。フリスビーを保持する前腕から加えられる力を供給するために、肘が回転軸で使用されます。この過程で、加えられた力はトルクに変換されます .
トルク=力×長さ
投げの生体力学
人体のメカニズムは、直線的な力ではなく、トルクによってフリスビーに速度を与えます。高い速度は、アンカー ポイントでボディを旋回させて高い回転加速度を生成することによって生成されます。
片手は両手より優れている
片手での作業 (写真提供:Ljupco Smokovski/Shutterstock)
フリスビーの片手投げには多くの利点があります:
- スローの勢いが大きいほど、フリスビーの移動距離は長くなります。人体は、直線的な力ではなく、トルクによって最速の速度を提供します。より高いトルクを得るには、本体をアンカー ポイントにピボットする必要があります。片手投げは全身の力をフルに発揮できるので、トルクが大きく回転加速度が大きくなります。これらすべての要因は、フリスビーを投げるときに片手を使用することを示唆しています。
- 両手でフリスビーを投げると、フリスビーにかかる合力は、片手だけで投げるときよりも小さくなります!
翼幅がトルクを増加
翼幅は、肩の高さに対して 90° の角度で地面に平行な個人の腕の一端から他端までの長さです。ウィングスパンは、野球やクリケットからフリスビーやダーツまで、あらゆるスポーツで重要な役割を果たしています。
片手でフリスビーを投げると、翼幅が大きいため、トルクが高くなります。トルクが大きいほど、角加速度が大きくなります。ただし、両手を使用すると、翼幅が狭くなるため、トルクが減少します。
たとえば、腕の長さが異なる 2 人のプレーヤーが同じ力でフリスビーを投げた場合、腕が長い方がより多くのトルクと角加速度を生成するため、距離が長くなります。
結論
フリスビーは、航空機に似た動作をする翼です。ディスクの設計、空気力、およびジャイロ力のすべてが、フリスビーを重力と戦うように駆動します。フリスビーの飛行には打ち出し角度も重要です。ディスクは、両手ではなく片手で投げると、遠くまで滑ることができます。生成されるトルクは人の翼幅に依存し、両腕ではなく片腕でディスクを投げた場合に大きくなります。ですから、次に友達とフリスビーのゲームを提案するときは、このスポーツに関係する物理学の量を覚えておいてください!
