水滴は重いはずなのに【物理チャレンジ】
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- เผยแพร่เมื่อ 9 ม.ค. 2021
- 物理チャレンジは日本全国の高校生・中学生を対象とした物理の実力を競い合う大会で、翌年の国際物理オリンピック日本代表選手を選考する役割もあるものです
他の物理チャレンジ・オリンピックの解説動画はこちらの再生リストから↓
• 物理チャレンジ・オリンピック
問題文は物理チャレンジの公式HPで見ることができます↓
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【訂正と補足】
・5:05 ここで描く縦軸は飽和水蒸気量の本来の定義である"1m^3あたり"の量ではなく"変化後の体積に含まれる水蒸気の量"だと考えた方が分かりやすかったです(途中で体積変化があるので)
【Q&A】
Q. 相対速度が小さくても下向きに正の量を持っていれば、いずれは雲から出るのではないでしょうか？
A. 遅過ぎて事実上無視できることや、雲がさらに下に形成されることなどを踏まえると雲の中に留まると考えられます(実際にはそういった水滴たちが合体して大きい水滴となり落下していきます)
なぜ我々が吐く息は白いのに暖房から出る暖かい空気は白くないのでしょうか
@@user-oo3ez5lh4h
吐く息は温度が下がって水蒸気から湯気になって白く見えます。
温度が十分に高ければ水蒸気のママで白く見えません。
@犬三毛
雲は空気の内部現象なので
空気が地球の自転に置いていかれるという発想はいかれてる？
つまり体積増加による密度の減少よりも、温度低下による飽和水蒸気量の減少の方が大きいが故に、水滴化するってことかね
今週の物理チャレンジ始めてほしい笑
朝は地獄w
純粋な目をして質問してきた子供にガチ授業してほしい
100人中99人ぐらいは物理嫌いになりそう
@@user-mo1ji8xk7x 生き残った1人有望すぎる
@@jppwdgttgmngtkpa 確かに羨ましい笑
街中でよく、親に質問攻めしてるお子様に会うけど、ガチ回答してるの少ないっすよね。（まぁ〜疲れるの分かりますがw）
たくみさんの講義なら食い付くと思う♡
@@user-mo1ji8xk7x さん 大丈夫！
全部説明聞いた後98人くらいは躊躇なくまた全く同じ質問するからw
3:57 この動画内で一番周波数が高い部分
こういう身近な不思議を解決してくれる動画が1番おもろい。
その前に、「不思議」と感じる頭を持ってる人（こどもとか）こそ、
本当に素晴らしい。
.
こういうのって子供が何で〜？って、聞いてきた時に、さらっと簡単な言葉で説明出来たらかっこいいですよね♪
中年にも嬉しい動画でした♪
大人：雲がなぜ落ちないかというとね。ペラペラー
子供：何言ってるの???
@@ust5198 仕組みは解りつつも子供でも理解し易い言葉で、楽しく感じる語り口調で。と、スキルが必要ですね。
雲の形成から核生成論の話まで繋がるのは非常に面白かったです！
物理チャレンジシリーズ化待ってます！
こういう日常の素朴な疑問がわかると生きていて楽しい
物理学科に一応在籍してるけど、普通にわからなかった...
難しい数式とか使って問題とくのも大切だけどこういう風に考察できる力も大切だなと感じました。
これから物理チャレンジの問題を解いていこうかな
中二でちょうど雲のとこやっててタイムリーだから見たけど中学のことをより理解するに繋がるいい講義だった…さすがC₆₀...
小学校の子供でも、流れ（公式以外）が理解できそうな説明で、わかりやすい説明力が素晴らしいです!
子供「ねぇねぇお母さん。雲って何で落ちてこないの？」
お母さん「この動画を見ると良いのよ」
子供「わぁ！アンパンマン！僕アンパンマンだあいすき」
そんな時代がくるといいな。
英才教育が過ぎる
でも飽和水蒸気量だのストークスの定理だのを抜けば子供でもなんとなく理解できるレベルではあるかも
子供「やはり断熱膨張か。」
最後にちゃんと冷たい雨の話してくれて嬉しい
南極で人間の吐く息が白くならない理由よね
サムネが「霊はなぜ落ちないか」に見えた。
そういうものだと思考停止していて、考えたことなかったけど、
「確かに不思議だよなぁ」と思った。
再生する前に問題の答えを考えてみましたが、綺麗に説明するのは難しいですね。
新シリーズとても楽しかったです。これからも楽しみにしてます！
アップありがとうございます🐟
こーゆーけーの動画好きすぎる！！
物理チャレンジ高校の頃あったな〜
懐かしすぎる
物理チャレンジめっちゃおもしろい！
物理チャレンジのプレイリスト見てみたら非公開のが2つあるな
楽しみにしてます
“雲がどんなに限りなく遠い所へさすらって行くかを見て、私ははじめて雲の美しさと悲しい心とをくまなく知ったのであった。”
熱力学の動画はこれへの布石だったのか…！
やばい、わかりやすすぎる…中3のワイでも理解出来るとかわかりやすすぎる。
今日のたくみさんはかっこいい。
世の中にはホントに不思議がたくさん
全部気になって考えたら気が狂うほど謎が多い
雲が空に浮いてる事に疑問を持たなくなったのは何歳の頃なんだろう
この企画めっちゃ面白い！笑
これからもしてくれたらいいな🥺
飽和水蒸気量を考えると、温かい空気と冷たい空気が交わると前線ができて雨が降るのにも納得がいくな
ところで、雲が落ちて来ない理由が「平均密度が空気と等しい」とのことですが、水滴だけ落ちて来ないか疑問でした。結局（3）で言われたように上昇気流によって落ちないのではと考えました。
小学生の授業にも役に立ちそうです！このシリーズ楽しみにしています😃
いつも面白い動画ありがとうございます。あと、教場Ⅱも見ました！
大変勉強になります。
小さい頃父に聞いたときは「頑張っているから」という応えでした。
そう言えば気象条件によって雲の形が決まるのもフシギですねー。
この動画見て寝落ちしました〜〜
物理チャレンジ懐かしい
これは嬉しい！
一学期に同じ課題出されて、同じ結論になったので、あの時の先生の褒め言葉が再認識しました。
めっちゃたのしい
最後には, nucleation theory を匂わせ, 学びのワクワクを引き出すあたり, さすがたくみさんと思います!!
内部エネルギーとかそこまで詳しく考えたことなかった、奥が深い
科学はやっぱり面白い
面白かったです！
定番化してくれたら嬉しいです！
こんなこと考えたこともなかったなぁ
懐かしい・・・
高校の時部活で３年間やってた
いつも興味深い話で知的好奇心を刺激してくれます。
このような素晴らしい動画を作ってくれてありがとうございます。
雲や雨の話は身近なだけに興味が尽きません。
専門外かもしれませんが、気象の話をシリーズで作っていただけると嬉しいです。
物理・数学・化学・生物・将棋・大喜利の大家ヨビノリがついに気象学まで・・・。この調子で、地学の解説もしてほしいです！
個人的にカッコいいｗ
匠くん、天才すぎ！ストークス定理の導出もやって欲しいです。
動画大変わかりやすかったです。
（凝結核から水滴ができたり、氷晶核から氷の粒ができて成長したり、氷の粒の衝突で雷が発生したりを考えると。雲の中は奥が深そう。）
雲の話考えるだけで、流体力学にまで話が広がるんですね。目から鱗。
分かりやすくって面白かったです◡̈⃝︎⋆︎*
雨がなぜ断続的でなく、一度降り出すとしばらく継続的に降るのか
広範囲にわたり、厚いからです。
比較的低い位置にあり薄い雲からはあまり粒が成長せず霧雨が降ります。
ちなみに高い位置にある雲から降る雨では、少ししか降らなかったり(にわか雨)、途中で蒸発したりするものもあります。
@@rtakahashi7777 その広範囲に厚く大きい雲の一部だけ雨粒ができてしまってちょろっと降ったが全体的にはそこまで水滴の半径が育ってない、みたいなパターンはないのか？という疑問だと思います。私も知りたいです。
@@nekodesu.4649
雲自体が雨粒の元で、これらが併呑することで大きくなり雨粒になるのですが、雲の内部では激しい対流が起こっており、それにより小さな雲粒を大きな雲粒が併呑して成長し、その間も下からはどんどん雲が生成される(雨粒の元が供給される)ので、雲粒はどこにいても成長します。
@@rtakahashi7777 なるほど、絶えず対流してぶつかり大きくなっているから、どれかが落ちる頃には他の雨粒も落ちるし、落ちないものも次々に大きくなっていっているんですね。
@@rtakahashi7777 とてもわかりやすかったです。ありがとうございます。
物理チャレンジ解説！！(しかも再生リストがあるってことは今後も…?)
詳しい解説あんまりなかったりするので出場する層にも嬉しい動画でしょうね
ちょうど昨日考えてました！！！！運命感じました！！！！
なるほど。止まない雨はないってことか。
是非、日本大会にとどまらず、各種科学オリンピックの国際大会の問題も解説していただけたら嬉しいです。
なんだか神秘的。
幼い俺「何で雲は落ちないのん?」
親「こうこうこうだから落ちないんよ」
幼い俺「はぇ～」
ー動画見た後ー
今俺「全然違うじゃねえか( ﾟдﾟ)」
主さんがなんて親に説明されたのが気になりすぎるよ……
「雲は太陽に恋をして、太陽も雲のことを好きだったの。
それで雲は嬉しくて嬉しくて空まで舞い上がったのよ。
でも太陽は雲だけじゃ無く山も川も海も動物も人もみーんな好きだった。
だからそれを知った時に、雲は悲しくて泣いちゃったのよ。それが、今降ってる雨。さ、シチューできたわよ。」
@@Ama_ebi_sama なんか平和な夕方を想像した。
泣ける
大気の話が断熱なのは、小学生の頃から今まで、ずーっと理由もわからず覚えていたことで納得してませんでした。初めて理由が分かり感激しました！なぜ、今まで誰もその話をしなかったのだろうか！
静かなる「雲海」の果てから顔を出す朝の太陽と、真夏の太陽にての「入道雲」の鬩ぎ合いは、
宇宙の中に有る一つの星・地球も【太陽】に支配されている、、、壮大な世界⁉
数学に長けている人は、尊敬します。
断熱近似は空気中を伝わる音波の速度を導出するのにも使われてますね。やや説明不足に感じたので不明瞭な点を残しておきます。
不明瞭な点1
圧力平衡下で大気圧が小さくなると体積が膨張して温度は下がる分確かに水蒸気は冷やされて水に戻るけど、同時に圧力が低いから水は水蒸気に変化しやすくなります。そことの兼ね合いは？
断熱変化によって上空で水蒸気の温度は下がる。温度の下がった水分子は周りの水分子から熱を奪い水蒸気になる。熱を奪われた水分子は周りの水分子との水素結合に束縛されクラスターを形成。水滴となる。
不明瞭な点2
どうして水滴と水蒸気をワンセットで考えて良いのか？これは3番目で説明されていることかもしれないけど、粘性が働くから。粘性の正体は水蒸気との水素結合。
断熱膨張は出てこない！難しい(笑)
ふつうに上空の方が寒いからとかかと思ってました
コミケ雲はなぜできるのか
色々飽和したからできたんじゃね
過飽和蒸気を利用した、霧箱って本当にすごい
とっつきにくいイメージのある科学系のオリンピック問題をこのように解説していただけることには大変意義を感じます。なぜなら、この動画によりオリンピックに参加する心理的ハードルが下がることで、挑戦する中高生の数が増え、それが将来の学生の活躍に必ず寄与すると思うからです。やや主語が大きいですが、これが必ず日本の発展を促進すると思います。
今後も数学オリンピック、化学オリンピック、地学オリンピックなどの問題を取り上げていただけると幸いです。（中高生向けに科学系のオリンピックの開催時期、参加方法、選考プロセスについての解説動画などがあっても面白いかもしれません。）
長文失礼しました。
毎回お疲れ様です。
ポテトチップスの袋
なんと！雲が落ちないのは妖精さんのおかげじゃなかったのか。
最近は雲の形成に宇宙線が関与しているという説もありますね。
全く気にしたことなかったけどつまり目に見えてる雲って水はいったバケツが不思議な力で浮いてる状態か！
電磁気…
頑張ろうぜ！
電磁気何とかしないと……時間が……
最近のヨビノリ超面白い
水が姿を変えて地上→空→地上を巡っていくってことを詳しく知ったら面白いってこと初めて知りました！
熱力学好きなのでめっちゃ面白いです！
上空が冷えてるから水が水滴になるって思ってたけど断熱膨張により水滴ができるのですね!!
上空が冷えているのは空気が断熱膨張したからでしょうか。。？！
アリの終端速度になる最低の高さは10cmって
聞いたことある、ほんとか知らんけど
トリビアでやってたな
トリビアでやってましたね
トリビアでやってたよな
雨が降り出すっていう問題と相対速度がうんぬんの関係性がよくわからなかったのでそこをもっと考えたいですね
気体→液体の相変化に伴う潜熱の発生を考慮することと、断熱圧縮による温度上昇により液体→気体の相変化が抜けていると思う
途中から急に大学範囲になった笑
やっぱり物理って面白いな
2005年．アインシュタインの特殊相対性理論をテーマにした問題が出された年だ．
簡単な話。水滴のうち、落ちてこないものを雲、落ちてくるものを霧というねw。
なんとなく聞き流した程度だけど、最後の核という言葉を聞いて地獄を予想したwww
環境によって条件分岐多すぎて泥沼化しそう
物理チャレンジのシリーズ
・１つ目の動画：水滴は重いはずなのに【物理チャレンジ】 → 本動画
・次の動画：水の泡は一定速度で上昇するのに【物理チャレンジ】 → th-cam.com/video/DIqimUXUNHY/w-d-xo.html
追加
・本当は深い『落下運動』 お年玉の物理学 → th-cam.com/video/fsPMwa5EuLY/w-d-xo.html
水滴と水蒸気はなんで分離しないんだろう？？？？
明瞭な境界がないのになぜ水蒸気を多く含んだ空気の「塊」として振る舞うのでしょうか。
4:42 内部エネルギーのフンカがヘで爆笑した
共通テスト終わったら見ま〜す
@@speaksscience175 おれもやばい
がんばれー
この問題を試験で出されたとしてさ、なんか想像で理由つけて言うことはできそうだけど、それを回答として書いてくのはだいぶ不安になるよね。
だから聞いてる時「それでいけるのか…」って思ったし、最後に『実はめっちゃ要素多くて難しい問題なんだ』って言われて「あー、やっぱりそうなんだ」ってなった。
でも考えたら、こうやって色々自分たちの分かってる範囲で話広げて物理…っていうか科学全般が発展してきたんだもんなぁ。
分かんなくてもどうにか考えてみようって心は大事。
18:29 なるほど、水をゆっくりゆっくり冷やしたらマイナス1度でも凍ってないことがあるけど、ちょっと刺激を与えたり、どこか一部分が小さな氷になった瞬間に急に全体が凍り始める現象と同じってことね。
ストークスの法則で、直感的には落下方向から水滴を見た時の面積（r^2）に粘性力が比例するように感じるのですが、実際にはrに比例するのはどうしてですか？
原子分野の動画は
共通テストまでに出してもらえ
ますか？
黒板禁止生活ってどうなってますか？
助かります。高校時代からの僕の疑問です
その昔、同級生に「おまえ、くだらないこと知ってるから教えてくれよ」って言われたのが「水を沸かすと最初大きな泡が出るのに沸かし続けると小さな泡になるのなーンでだ」って聞かれた。
「最初の泡は水に溶け込んだ空気で、小さい泡は水蒸気だろ」って答えたら「すごいけど、やっぱり何の役にも立たんな」って言われた。
私にとっては誉め言葉でした。
はえーーってなった。謝謝
最初に出るのがとけてる小さい泡なのでは?
@@macorinu1
彼はヤカンか鍋の現象を見て疑問に思ったのだと思います。
沸かし始めの小さな泡には気づかず、沸騰してからの泡を見て疑問に感じたのだろうと思います。
私と同じ学校の勉強が大嫌いな人間だったので、そんな疑問を持って私に尋ねること自体素晴らしいと感じました
@@eijufukuma5170 なるほど。要はなんで泡の大きさが違うかが知りたかったわけか。考えたこともなかったなぁ
@@user-qp8vv5rk6y
お湯を沸かす条件もあると思います。
強力な火力で沸かせば水蒸気もボコボコ出ますからね。
一休さんで釜の仏さまが「くったくった」と言ったときは水蒸気がボコボコ出てた状態だと思います。
板書にある水蒸気の水の一画目が「∫(インテグラル)」に見えるなって思えるようになる程には、最近動画見てます🙄
よく見ればヨビノリの登録者数60万人超えてますね
やすさんおめでとうございます
あっあとアンパンマンもおめでと
(1)の上昇気流の起きる原因は、他にもたくさんありますよね。
陸上の乾いた暖かい空気と、海上の湿った冷たい空気とでは、陸側で上昇気流が起きるはずです。
髪伸びましたね!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
なつかし…
ポテチの袋が膨らむ件聞くと
秋田の海沿いから長野の山地に引っ越した時にカップ麺が膨らんで「ボンッ！」ってなったの思い出す
「なぜ、雲が落ちて来ないのか？」
考えたこと無かった。
粘性力の式って直感的にわかりやすいな。
速さはなんか速い方が、抵抗増えそうだし
大きければ、接する面は増えそうだから、抵抗増えそう。
8:13 水滴が水蒸気の中から落ちない事情がよく分かりません☁☂
微小な水滴なので落ちる速度がとても遅い(ストークス則)です。が、もちろん仰る通りおちています。さて、ここまでの説明の通り雲は空気塊の上昇で生まれますので、非常にゆっくり落ちる水滴の周りでは上向きに風が吹いているはずです。風の強さが落ちる速度より速ければ水滴は上に飛んでいきます。という説明ではいかがでしょうか？
雲の下端は大概平坦なのに上端が様々な形なのは上向きの風の強さや方向がさまざまだからです。
もう一点、断熱膨張で過剰な飽和水蒸気が水滴になって落ちるとしたら、下にある未飽和な空気塊まで落ちていくはずですが、そこでは蒸発して水滴がなくなってしまうことが可能です。
@@kazuoa.4951 説明ありがとうございました。
雲が風に流されるのを見た事があっても、昇っていくのを見た事がありません☁
まだまだ知らない事があります💦
つい昨日、曇ってなんで落ちないんだろうってふと考えていたところでした！ありがとうございます！
あんたはキノピオか🤥