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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凧が揚がる原理 安定性−バランス

前章では、空に浮かぶ原理(揚力)についてお話ししました。

この章では、空で安定を保てる原理についてお話しします。

いくら揚力が働いて空に舞い上がっても、紙切れが舞い上がるのと同じようにコントロールが効かず、落ちてしまっては凧とはいえません。

凧が揚がるのは、揚力をうまくコントロールして、空に浮かび続けていられるからです。

そこにはうまくバランスを取って、落ちないようにしている工夫があります。

しっぽを付けたり、糸目を長くしたりするのも安定を保つための方法です。しかし、今回は凧自体が安定しようとする原理をお話しします。

凧の原理8

凧の揚がる角度を固定するために、凧の表面には何本かの糸を結びつけています。それを「糸目」と言います。

この糸目の付け方で上下のバランスをとり、安定させて揚げることができます。

力学的な考え方では、図8のように、凧糸の方向と凧に働く力の合力が一致していれば安定するはずです。

重力に置き換えて言えば、物体の重心を支えれば小さな支点でも支えることができるのと同じです。

しかし、実際はこの力学的なバランスの原理だけでは安定しません。

論理的にはバランスをとれても現実には安定を保つことはできません。次の図9のような「やじろべえ」を立てるのと同じです。

凧の原理9

論理的には中心を支えているので左右のバランスはとれていますが、実際に立たせるのは至難の技です。

また、風は均一に吹くとは限らず、向きも強さも常に変わってきます。

さらには、風の変化により凧に働く力の合力の位置や向き、大きさも変わってきます。

凧に働く力の中心を支えるように糸目を付けるというだけでは、風の吹く中で図9のやじろべえを立たせるようなものです。

では、凧が安定を保っているのはさらにどのような作用があるのでしょうか。

まずは、やじろべえに置き換えて考えてみましょう。

やじろべえを安定して立たせるためには図10のように作ります。

凧の原理10

左右に重りを付け、重心を支点よりも下になるようにします。

こうすることで、多少傾かせて置いてもきちんとまっすぐに立ってくれます。

凧にもこれと同じように、微細なバランス状態ではなくても真っ直ぐに揚がって安定してくれる作用が働いています。

ただし、やじろべえの安定の原理と凧の安定の原理は違っています。

やじろべえは重力による安定で、凧は流れる風による安定です。

この流れる風(粘性を持った流体)による安定の原理について、これから説明していきたいと思います。
 
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