【ブロワー実験室】スケートのスピンと逆！？　腕を広げるほど，風の力で椅子が速く回転！

No.991「風を吹き出したら反対側に進む？　ロケット推進の基本原理！」のエルボ回転装置の動きを，人間サイズで実験してみます。 ミッション①：強力ブロワーを持って，回転椅子に座ります。 まずは，風を外向きに吹き出します。この状態では，腕を伸ばしても回転しません。 風の吹き出し角度を45°ぐらいにすると，ゆっくり回転し始めます。 角度を90°にします。すると，回転スピードがどんどん速くなっていきます。 「速い，速い！」「目が回りそう！」 見た目には，ゆっくりと回転しているように見えます。でも実験者は，体感的にとても速く回っていると感じるのです。 個人差がありますが，私のように目が回って転倒する畏れがあるので，ヘルメットを装着して実験した方が無難です。 ミッション②：吹き出し角度は90°固定で，腕の長さを変えることによる回転スピードの変化を実験します。 腕を縮めたままでは，とろとろ回転です。 腕を半分伸ばすと，スピードが速くなります。 腕を一杯に伸ばすと，スピードア〜ップ！ またまた高速回転です〜！ 解説①：回転椅子に座った実験者が回転するのは，強力ブロワーから吹き出す風の『作用・反作用の法則』によるものです。 ですから，風の吹き出し角度が回転円の接線方向であり，風の強さが強いほど速く回転します。 また，腕を伸ばすほど『トルク＝力 × 距離』が大きくなるので，回転スピードがどんどんアップしていくのです。 つまり「中心から離れるほど速く回る！」ということです」 この実験動画を見ていると，フィギュアスケーターのスクラッチスピンを思い浮かべませんか？ スケーターが広げていた腕を縮めると，回転が一気に速くなるのはなぜなのでしょうか？　この現象を，実験で確かめてみます。 ミッション③：左右の手にブロワーと水入りペットボトルを持ち，腕を伸ばして回転させておきます。 さっと腕を縮めます。すると，明らかに回転が速くなります。 解説②：回転している物体に働く力は保存されます。これを『角運動量保存の法則』といいます。 角運動量L=r (距離)×p（運動量）　また，r（距離）×＜m（重さ）×v（速さ）＞で表わされます。 距離と速さの関係がどうなっているか，実験映像を見ながら考えてみましょう。 腕を伸ばしているときは回転半径が大きいので，角速度は比較的ゆっくりです。 さっと腕を縮めると回転半径が小さくなるため，角速度が速くなったというわけです。 上から撮った動画を見ても，腕を縮めると〜，明らかに回転が速くなっていますね。