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雨が降っているとき、立ちどまっているのと、走っていたり、車でも停止しているのと、スピードを上げて走行するのは、雨に濡れる確率は比例しますか?

  • 質問者:弥弥
  • 質問日時:2009-02-16 00:40:12
  • 3

回答してくれたみんなへのお礼

皆様とてもご丁寧な回答をありがとうございました。
科学的な分析の説明など、長文にわたり、大変参考になりました。
水辺 遊さんは関数の先生ですか?
今回は英文でのサイトをものせてくだっさたOIOさんに選ばせていただきましたが、
その他の方にもとっても感謝しております。
Thank you again!

人間が雨の中を歩くか走るかについては、何回か実験をみたことがありますが、最近では「驚きの嵐 」の番組で嵐のメンバーが吸湿性の良い服を着て歩くのと走るので、実際にどれだけの雨が体に掛かったかを軽量していました。ただ、どっちがどっちとは断言しづらいような結果で、嵐のメンバーが濡れ損のようになってたのが残念でした。
自動車の場合は、ボディ形状によって様々になりますが、空力抵抗を減らす意味で車のデザインが出来ています。空洞実験をしているのをテレビでごらんになった方も沢山いらっしゃると思いますが、空気の帯がボディに沿って流れてゆきますが、もし雨の中を高速で走った場合、雨粒がその空気の帯に乗って後方に飛ばされてゆきますので、ボディに雨粒が付くことが少なくなります。車の後部では、タイヤが路面から巻き上げてきた水滴がボディに付くことがあるのと、車の後部で乱気流が起こり、車のボディに沿った空気の流れに乗った雨粒が車のテールランプあたりにつくことがあります。
この空気の流れは車のボディに沿ってできますので、スポーツカーなどの空力抵抗を少なくした車ほど雨にぬれにくくなります。また、ラリー車のようにボンネットに整流板を設置したりすると、前から飛んできた泥や虫なども空気と一緒に跳ね飛ばしますので、ボディに掛かりにくくなったりもします。 ワゴン車などで、後部天井にウイングを付けている車がありますが、空気の流れを調節することによって、後部ガラスに泥などを付着しないようにします。
こういう空力的なことは、スピードが緩いと効果がありませんので、しっかりぬれてしまいます。80km/h~だと、びっくりするほど塗れなかったりします。
オープンカーの場合、ゆっくり走るとドライバーはかなり濡れてしまいますが、同じ距離を高速で走った場合は、寒いのは別としてそれほど濡れなかったりします。高速で走るときに車の周囲にできた空気のバリアのおかげです。

★雨には関係ないですが、フロントウインドが割れた場合は、ガラスを全部外して、他の窓をしっかり閉めて高速走行すると車内への風は信じられないほど吹き込んで来ません。 

ご主人がアメリカの方だと、こちらのサイトでお楽しみいただけるかと思います。
http://dctech.com/physics/features/0600.php

calculate ボタンを押すと、Amount or rain which will hit you:
In total:__ ml
下線の部分に濡れた量が算出されます。スピードを変えて色々試してみてください。

===補足===
オープンカーが高速で濡れにくい例
http://www.yomiuri.co.jp/atcars/impression/mihori_astra_cab.htm
車の空気の流れを説明したイラスト
http://www.kasravi.com/cmu/tec452/Aerodynamics/VehicleAero.htm

濡れないということでひとつ忘れてました。バイクでもしっかりしたカウリングが付いて前傾姿勢で乗車するレーサーやツーリングタイプのものは、周りの人がかわいそうに雨の中・・・と思うほどは濡れてません。ところが街中で信号に引っかかりながら乗車していると、かわいそうに思われても仕方ないほどの濡れネズミ状態になります。

  • 回答者:OIO (質問から2時間後)
  • 2
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とても参考になり、非常に満足しました。回答ありがとうございました。
お礼コメント

Waoooooooo!!!
OIOさん、I don't know how can I say!!!
なんというこの知識をどうやっておもちなのでしょうか?
上記のサイトもわざわざ調べてくださって、大感激です。
ここまでしてくださって本当にありがと~ございます、負けた、脱帽です!

並び替え:

雨が満遍なく均一に分布し、一定速度で垂直に落下するモデルを考えます。また落下する雨滴は床に接すると同時に均一に上部から補われるとします。その空間を移動する物体は便宜上、直方体としましょう。

直方体が水平に移動する場合、その直方体が動き始めてから停止するまでの軌跡に含まれる全ての水滴を直方体の前面の壁で吸収する事になります。直方体が停止すれば直方体に当たる水滴はゼロですので、移動距離のみに依存する事が分かります。濡れる量は直方体前面が描く軌跡が作る立体の体積中に含まれる全ての水滴分となります。

同様に停止していた場合、上部から雨粒が降って来る訳ですが、横から雨粒が当たる事は無いので時間のみに依存します。その時間は雨粒の落下速度に比例した距離に換算できますので、先の例と同様に雨粒が落下した時間中に雨粒が移動した距離と直方体の上面で作る立体に含まれる水分の全てが、直方体の上面に降り注ぐ事になります。

このモデルでは水平方向の移動によって受ける雨粒と、垂直方向からの時間によって受ける雨粒は相互に影響する事無く完全に独立していますので、全てを別々に計算して加算する事が可能です。

従って、この直方体が移動する時に受ける雨粒の総量は雨粒の数を密度に置き換えると簡単に算出できるようになります。簡単に書くと

(横方向に存在する雨粒の数) + (移動時間中に衝突する縦方向に存在する雨粒の数)

ですね。直方体が移動する速度をv、雨粒の速度をV、移動していた時間をt、直方体の前面の表面積をs、直方体の上面の表面積をSとすると、

水平方向の直方体の移動距離=vt、直方体が直線移動した時に出来る立体の体積=svt、
垂直方向の雨粒の移動距離=Vt、落下してきた雨粒を含む立体の体積=SVt、
(tは共通)

横方向の直方体の前面に対する雨粒の単位距離あたりの密度をa、直方体の上面に対する単位距離あたりの雨粒の密度をbとすると、密度に体積を掛ければ水滴の総量が分かるので

直方体が受け止めた水滴の総量 = asvt + bSVt … (1)
となります。もしA地点からB地点まで走った方が濡れないか、歩いた方が濡れないかを考えると、移動する距離は一定なのでxとすれば、移動した時間は

x=vt、t=x/v(xは分子、vは分母)。このtを(1)式に代入すると

直方体が受け止めた水滴の総量 = asv(x/v) + bSV(x/v) = asx + bSVx/v

となります。コレを見るとasxは移動速度に依存しませんが、bSVx/vは直方体の移動速度vが大きくなればなるほど小さくなる事が分かります(分母が大きくなると全体は小さくなる)。従って雨が降ってきたら速やかに移動すれば雨に濡れ難くなる事が分かると思います。

但し、以上は空気抵抗や流体の特性を無視した計算なので、本来ならばOIOさん他皆さんの仰る通り、それらを考慮して計算しないといけません。これはこの質問では具体的な形状が分からないと何とも言えない所です…^^;…御免なさい。

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とても参考になり、非常に満足しました。回答ありがとうございました。

濡れる場所が変わるだけだと思う。(走っていると、進行方向の面が、より濡れる。)

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やや参考になりました。回答ありがとうございました。

時間の概念を取り除けば結果は同じです。
水平移動(同姿勢)&同一時間で考えると雨に接する面積は
どちらも同じな為、濡れる量は同じです。

  • 回答者:お仲間 (質問から14時間後)
  • 0
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やや参考になりました。回答ありがとうございました。

急に雨が降ってきたとき、走って雨宿りできるところに
移動しますよね。

それから、移動した方が多少ですが、雨にぬれる確率は
低くなると思います。

車の場合は、ボディー形状による空気抵抗値との兼ね合いが
大きく影響すると考えます。

ですから、風向きや、空気抵抗値などの条件を同一に設定する
ことができれば、比例するのではないかと思います。

  • 回答者:自然循環 (質問から11時間後)
  • 0
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参考になりました。回答ありがとうございました。

比例すると思います。
より速いほうが濡れる比率も多いですね。

  • 回答者:匿名希望 (質問から8時間後)
  • 0
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参考になりました。回答ありがとうございました。

体感的には人も車もスピードを上げるとたくさん濡れるように思いますが、もしかすると雨粒がたる勢いが違うだけで総量としては変わらないのかも知れないですね。
科学的な答えでなくて申し訳ありません。

  • 回答者:LC100 (質問から7時間後)
  • 0
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やや参考になりました。回答ありがとうございました。

時間と移動距離を考えると、目的地にたどりつく時間が長いほど、雨にあたる量は
多くなるはずですね。
ある目的地に、5分でつく場合と、1分でつく場合を考えてみると簡単です。
止まっている場合は、時間がドンドン進むわけですから、ぬれるだけです。
確率論だけでいえば、今雨が降っていて、やまない場合は、確率は一緒です。

  • 回答者:お匿さん (質問から7時間後)
  • 0
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やや参考になりました。回答ありがとうございました。

走っている方がよく濡れると思います。
なぜなら自動車に乗っている時、フロントガラスに降る雨粒の数は
止まっている時より走っている時の方が圧倒的に多いからです。

  • 回答者:匿名希望 (質問から2時間後)
  • 0
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やや参考になりました。回答ありがとうございました。

前にテレビでやってましたが結局どちらでも結果jは変わらないみたいですよ。

===補足===
すみません。 歩いてるときと走ってるときの分しかやってませんでした。

  • 回答者:ひろ2536 (質問から45分後)
  • 1
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やや参考になりました。回答ありがとうございました。
お礼コメント

そうでしたか。
ちなみにそれは車に乗ってスピードを上げたときとの比例するということでしたでしょうか?

雨にぬれるというのは、以下の2つがあります。
・胸や腹、太ももなど身体などの前面に当たる分
・頭上や肩の上など、身体などの上面に当たる分

前面に当たる分は、移動する距離に比例して増えます。
上面に当たる分は、雨に当たる時間に比例して増えます。

従って、
・前面に当たる分は、時間とは無関係に、移動距離で決まります。たとえば、駅から家まで雨の中を進む場合、歩こうが走ろうが同じです。
・上面に当たる分は、時間により増減します。たとえば、駅から家まで雨の中を進む場合、歩くより走る方が少なくなります。

また、同じ時間を立ち止まる場合と歩く場合では
・前面に当たる分は、移動する距離が長いほど多くなります。時間は無関係で、走っても歩いても同じです。立ち止まっていればゼロです。
・上面に当たる分は、時間が長いほど多くなります。時間が同じなら走っても歩いても立ち止まっていても同じです。

車のフロントガラスのように傾斜した部位については、前面と上面が角度に応じて適用されます。垂直に近ければ前面に当たる分が、水平に近ければ上面に当たる分がより多くなります。

===補足===
車の場合ですが、
・ランボルギーニ・カウンタックのように、ほとんど水平なフロントガラスの場合は、上面に当たる雨が多くを占めます。これは、上記の説明の通り、移動時間に比例します。同じ距離を動くのであれば、速い方が濡れる量は少なくなります。
・ダンプのような大型トラックのように、ほとんど垂直なフロントガラスの場合は、前面に当たる雨が多くを占めます。これは、移動距離に比例します。同じ距離を動く限り、のろのろと動いても100km/hで突っ走っても同じだけ濡れます。
・適度に傾斜した、セダンのようなフロントガラスの場合は、前面・上面に当たる雨がほぼ半々となります。移動距離と移動時間がほぼ同等に影響しますので、スピードを考えれば速いほど濡れる量は減りますし、短距離なほど濡れる量は減ります。

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とても参考になり、非常に満足しました。回答ありがとうございました。
お礼コメント

これだけの長文を科学的に分析して、わかりやすい説明のご回答本当にありがとうございます。私もこの中の、車のガラスの傾斜部分の疑問が気になっていました。
つまり、もし車の場合、総合的に総雨量はスピードに比例するということでよいのでしょうか?

私も子どものときからずっと疑問に思っていました。
歩く面積から考えると同じ時間に異動が多いほうが多く濡れると思うし、
時間から考えれば、歩いても立ち止まっても同じなのかな?とも思います。
長年の疑問が氷解するような回答を一緒に待たさせてください。

  • 回答者:匿名子 (質問から7分後)
  • 0
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とても参考になり、非常に満足しました。回答ありがとうございました。
お礼コメント

投稿してわずか7分!凄すぎる!早速のコメントありがとー!

私の主人はアメリカ人で2Mもあるので、雨に濡れるのが人よりも早くて損だといっている。

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