凧は空に浮かぶ手作りのオブジェ。自然が引く凧糸の感触。手の届かないところで織り成す微妙なバランス。凧作りの奥深さは人を惹きつけるものがあります。

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凧の揚がる原理 揚力ー1

凧はなぜ揚がるのか。凧の揚がる原理としてよく言われているのが、凧の風が当たる面(翼面)によって風の流れが曲げられることで揚力が発生するというものです。

凧の揚がる原理1 
図1のように凧によって流れが分かれて、凧の翼面の上と下で気圧に差ができます。

翼面の上の方の気圧が低くなるので、凧全体が後ろに押されるとともに上に引き上げようとする力が働くわけです。

この風の流れによって起きる気圧の差から生まれる揚力は、飛行機の翼の周りに起きる現象で、ベルヌーイの法則やクッタ・ジュコーフスキーの原理を使って説明されています。

凧の揚がる原理2 
図2のように、翼の上側を通る気流が下側を通る気流よりも速くなるので、上側の気圧が下がり、翼面を上に押し上げようとする力(揚力)が働くのです。

この気圧差による揚力は飛行機が飛ぶ原理としてよく用いられるものです。

しかしながら、凧は飛行機とは違って、風に向かって滑空しているわけではなく、しっかり風を受けています。

上記のような揚力も発生していますが、凧が糸を引く力のほとんどはこの揚力からではないはずです。

どちらかというと、空気に押される力によるものです。

 凧の揚がる原理3
 図3(a)では板の正面から物がぶつかってくるとそのままやってきた方向に飛ばされますが、(b)のように傾いた面に飛んでくると、板は斜めに飛ばされます。

空気は目に見えませんが、重さがある物体です。風が吹くと体に当たってその力(圧力)を感じることができます。

強い風だと人や物が飛ばされてしまいます。

その、空気が当たってくる力で凧が上に揚がろうとするわけです。

 凧の揚がる原理4
私の場合は、凧が揚がる原理を一口で言えば、「空気がぶつかってきて斜め上に押し上げられているから。」と言うわけです。

私は、凧が揚がる原理は、航空力学的な飛行機が飛ぶ原理よりもヨットや帆船が風を受けて進む原理の方に近いと思います。

ヨットは、風を受けながら、吹いてくる風に向かって斜めに進むことができます。これは、糸が付いている凧が揚がっていくのと同じ状況です。ただ、ここではヨットが風上に向かって走る原理については省略させていただきます。

話を戻すと、凧の揚力は斜めになった翼面が風を受けて押し上げられると言うことになりますが、ただこれだけでは現実に凧が揚がっている状況とは違ってしまうのです。

凧の揚がる原理5 
もし、空気がぶつかって凧を押し上げると言うだけなら、図5のように、凧の糸目は上と下が同じ長さ(糸目の中心が凧の真ん中)でも、上に上がっていくことになります。(重力を無視すればですが・・)

凧が揚がって糸を引く力のほとんどは風を受けての力ですが、やはりこれだけでは説明がつかないのが実際の状況です。

では、「凧の揚がる原理ー揚力」として付け加えるべきことは・・

次の記事で説明したいと思います。
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