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プールの飛び込み、お腹を打つと痛い理由

プールの飛び込み、お腹を打つと痛い理由

プールの授業で飛び込みをさせられたことがあるのではないでしょうか。うまくいけばかっこいいですが、時に水面にお腹を打って痛い思いをしたことがある方もいるはずです。水は自在に形を変えることができるのに、お腹を打つと痛いのは一体なぜなのでしょうか? 今回のYouTubeのサイエンス系動画チャンネル「SciShow」では、プールの飛び込みの科学について解説します。

シリーズ
SciShow
2017年7月18日のログ
スピーカー
Michael Aranda(マイケル・アランダ)氏
参照動画
Why Are Belly Flops So Painful?

飛び込みの際にお腹を打ってしまうと痛い理由

マイケル・アランダ氏 滑らかな飛び込みとは異なり、飛び込みの際に腹を打ってしまう音は、プールの反対端からでもよく聞こえてしまいますよね。「パン!」という大音響がしますし、本人は水の上に浮いているしで、誰かやらかしたかはすぐにわかります。恐らくお腹は、痛々しく真っ赤になっていることでしょう。 ありがたいことに、腹打ち飛び込みをしても、深刻なダメージを受けることはありません。しかし、ちゃんとした方法での飛び込みよりも、はるかに大きな痛みを伴います。これはすべてアイザック・ニュートンの責任です。 いいえ、違いますよね。実はこれは物理法則が原因です。それも、ニュートンが発見した運動の法則により説明がつくものです。 1-029 ヒトの身体大の量の水が、プールに飛び込んだ際に瞬間的に移動すると、腹に大きな圧力が加わります。身体が、同じスペースの水と入れ替わる必要があるからです。 ニュートンの運動法則によれば、ヒトの身体が水を押しのける圧力に関与するものは、2つあります。身体が押しのける水の質量と、速度です。速度に影響を与えるのは、主に飛び込み台の高度です。高い位置の台から飛び込むと、水に衝突する速度は速くなります。つまり、水が逃れようとするスピードが速くなります。 2-050 しかしこれは高度に限った話です。上手な飛び込みと、腹打ち飛び込みとの違いは、これだけではありません。実際に関係してくるのは、移動する水の量です。 上手で優雅な飛び込みで移動する水は、指先のものだけで、大きな量ではないため、移動にかかる圧力はたいしたものではありません。上手な飛び込みと等しいスピードで飛び込んだとしても、身体の前半分が一度に水と衝突する腹打ち飛び込みと比べると、残りの身体全体が後から来ても、それは少しづつの移動であり、微々たるものだからです。 3-124 腹打ち飛び込みでは、10から20倍の量の水が、10から20倍の圧力を伴い、同等の時間での移動を要します。ヒトの身体が水に及ぼす圧力と等しい圧力が、身体に跳ね返ってくるのです。これは、ニュートンのもう1つの運動法則です(第三法則を示す)。つまり腹打ち飛び込みでは、上手な飛び込みよりも、最大20倍もの圧力がかかるのです。 4-131 これほどまでに強大な圧力が、ヒトの胴体のように柔らかくて潰れやすい物に、瞬時にかかった場合、大きな痛みを伴って当然です。 ですから、今度飛び込みに失敗した場合は、アイザック・ニュートンさんに文句を言ってあげましょうね。

  

SciShow

Hank Green(ハンク・グリーン)たちがサイエンスに関する話題をわかりやすく解説するYouTubeチャンネル。

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