立教大学は9月5日、カーリング競技で用いられるストーンが「反時計回りに回転させると、進行方向に向かって左側に曲がっていくのはなぜか」という、98年間にわたって科学者の間で真っ向から対立する仮説に基づく議論が繰り広げられてきた“世紀の謎”を、精密な画像解析によって実験的に解決することに成功したと発表した。
同成果は、立教大 理学部の村田次郎教授によるもの。詳細は、英オンライン総合学術誌「Scientific Reports」に掲載された。
カーリングにおいて、反時計回りの回転がかけられて投じられたストーンは、常識的な感覚からすると、反作用として氷との摩擦力を受けて右側に曲がっていくように思われるが、現実には左側に曲がっていくことが知られている。この謎は1924年に学術誌に取り上げられ、以来、さまざまな仮説が乱立してきたが、これまで謎のままだった。
ストーンは、反時計回りの回転により進行方向に対して左に曲がっていく。これまでの主だった仮説の1つだった「前後非対称説」は、後ろ側での摩擦が前より強いことが原因とする考え方 (出所:立教大Webサイト)
物理学としては高校から大学1年生で学ぶ初歩的な力学だけで済むはずだが、これほど長い間詳細がわからなかったのは、仮説を判定するに足る十分に精密な実験データを技術的に得られなかったことに理由があるという。
そこで今回、村田教授が4次元以上の高次元空間を探す目的のため、マイクロメートルスケールで万有引力の法則を検証する実験用に開発した「画像処理型変位計」を用いて、ストーンの振る舞いを詳細に計測することにしたという。
具体的には三脚に設置したデジタルカメラの前で、村田教授が1人でストーンを投じて撮影した122回の運動が、マイクロメートルスケールの精密なデータとして取得された。その結果、ストーンの下面が、氷と歯車のようにかみ合って旋廻する現象などが観測されたという。また速さが遅くなるほど、動摩擦係数が大きくなるという性質を精密に実測することにも成功。これにより、旋廻を引き起こす摩擦支点が形成される確率が左右で異なる原因となることが明らかにされたとする。
これらの発見を踏まえ、動摩擦係数の速度依存性により、左右非対称に旋廻の中心が形成されることが、ストーンが左に曲がる謎の答えと考えることが、最も合理的であることが実験的に判明したという。
今回の研究で行われたストーンの軌跡解析。軌跡と共に回転の様子も捉えられている。これまでの主だった仮説の1つだった「左右非対称説」は、氷に対する速度の違いから左右で摩擦力が異なることが偏向の原因とする考え方 (出所:立教大Webサイト)
全文はこちら
https://news.mynavi.jp/techplus/article/20220906-2447776/
え？どういうこと？
ボールでもそうじゃないの？
>>4
ボールは逆じゃないの
>>4
ビリヤードでは反時計回りの回転をかけると（中心よりも右側を撞くと）右にカーブするよ。
意味分かんねぇ。
左回転なら左に曲がるって普通じゃないの?
野球でもボーリングでもそうじゃん
常識的な感覚だと右側に曲がっていくとか書いてるけど、
常識的な感覚なら左に曲がると思うのでは？
>>15
だよな…
意外と複雑なんだね
野球の変化球とか台風の経路とかも実はすごく複雑な仕組みかもだな
俺には野球のボールでは逆なのが不思議だよ。
空気抵抗、圧力、摩擦いろんな力の関係でそうなるのは理解は出来るんだけど
あぁ、みんなは左回りだと左に曲がると思うのか…
氷面との摩擦はゼロでは無いから
回転がとまろうとする摩擦の反作用で右に曲がると思わない、
反作用で逆の方向に行っちゃうと
車もアクセル踏んだらバックで走っちゃうかも
時計回りって説明ものすごく不明確だと思うんだけど誰が始めたんだよこの表現
どう摩擦力が速さが遅くなるほど大きくなるって、それ習ったことと全然違うじゃん
動摩擦係数は一定じゃなかったのかよ
教科書も書き換えてくれ
>>53
ちょっと分野は違うけど
潤滑油のストライベック曲線を見ると分かる通り
速度を変えると摩擦係数も変わるよ
>>53
ほんとだよな。しれっと書いてるけど世紀の大発見じゃないんか。それとも俺が教わったのは古い物理学なのか。
>>72
それは金属や鉱物のような硬度の高い物体になら当てはまるんだろうよ
氷は圧力で簡単に溶けて表面の材質が変わる（滑るようになる）から
摩擦係数そのものが変化してしまう訳だ
動摩擦家係数って速度に依存するの？！
この仮説が本当なら、ある程度粗い面で実験しても同じような結果が出るはず。
どうして、進行方向の後ろの方が摩擦係数が大きいんだろう。
進行方向の右側の方が速度が速いから、抵抗が大きい様に思えるんだけどな。
>>76
恐らくそうではない
カーリング石は重いから、氷の上に置くと自重による高圧で氷表面の融点を下げる
つまり氷の表面が溶けて、接触面の摩擦係数が下がる
恐らく、石と氷が速く擦れる方が摩擦熱で氷が早く溶けるから
摩擦係数の下がりも早くなるんだろう
その結果、石が左回りなら左に石を引っ張る力が生まれる、と俺は理解した
理屈じゃねンだわ
左に曲がるもんは曲がるんだから、現実をありのままに受け入れろ
なんでそう思ってるのか言語化は出来ないけど左に曲がるのが当然だと思ってた
常識では逆だったのかよ
＞4次元以上の高次元空間を探す目的・・
＞速さが遅くなるほど、動摩擦係数が大きくなる・・
少しブッ飛んだ。
上記の２番目は「言われてみればそんな気もする」
が、実際に測定できたのは偉いね。
進む方向に大して右側の抵抗が大きいから、抵抗の小さい左側に逃げるんだろ。回転しているボールも同じ。
投げたボールのカーブは一軸回転の後ろの空気の流れの問題で、
コマの回転は接地した支点と上の重心の倒れ込みの問題で、
カーリングは連続的な摩擦力の変化で曲がるとかんがえられていたが、今回の動画解析からストーン接地面の摩擦は歯車を横倒ししたような離散的な抵抗を生んでいる事と重心の非対称が確認できたから、これまでの左右非対称説が概ね正しいと証明できた
って事でしょ
説明読んでもよくわからんな
仕組みが単純でないということだろうから応用も難しそうだ
