33年の時間を巻き戻し天文少年ならぬ天文壮年へ再入門。隊員1名、200mm、65mmの望遠鏡と双眼鏡で星空を楽しんでいます!
高さ108mの「人工の滝」
2018-10-25 Thu 00:00
1810241.jpg・中国の高層ビルに現れた高さ108mの「人工の滝」を科学してみた
 単位時間あたりどれだけの量の水を落としているかとか、空気抵抗による落下速度など、いくつか仮定しないとならないが、いまは考えるのが面倒なのでこの話題を紹介するだけだが、きっとS.Uさんかみゃおさんがすぐに計算してくれるのではないかと密かに思っている。
[画像はGooglemapで見つけた滝のあるビル。26°39'13.3"N,106°37'17.0"E]
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この記事のコメント
山の高いところから水道管を引けば、組み上げるエネルギーは最低ゼロにできますよね。また、滝で水車を回せば、エネルギーの一部は容易に回収できます。これらのほうがこの問題に適した本質ではないでしょうか。

 昔の水道は、山から流れる川やダムから水を低地の都市に引いていた場合が多かったと思います。今は低地の川の近くで動力ポンプを回すのが主流なんでしょう。日本の一般家庭用水道の水圧は0.2MPa程度らしいので、これだと20mぶんの高低差しか稼げません。
2018-10-25 Thu 07:35 | URL | S.U #MQFp2i1U[ 内容変更]
だから流体は苦手ですって(笑)

以前にこのビル写真を初めて見たとき、エネルギーの無駄遣いが気になってましたが…WIREDの記事読ませていただきました。滝が流れる時間は一日何分などと決められているのでしょうかね?記事の意図はよく分かりませんでしたが、落ちる速度を知りたい?仕事量を知りたい?流体の計算は抵抗や粘度があってこそなので、位置エネルギーと運動エネルギーを単純に等式で結べないところが一番大切だと思います。100m規模の一般的な滝は無風状態でも末端速度20m/sを越えることはあまりないでしょうが、動画見た限りでは0.1m/sじゃ遅すぎますね。

S.Uさんのコメントのように1階からポンプで100mを一気に汲み上げるのは現実的でない水圧だし、逆流防止機構の耐久性もハンパないので、数階毎にタンクに溜めるとかするのでしょう。もし自分が設計するなら、屋上に巨大な人工池(雨水プール)作りますよ。雨が溜まったら重量軽減のために滝として流れるようにします。年に何回も流せないかも知れませんが、汲み上げる経費考えたらマシです。

カリフォルニアのユニバーサルスタジオで洪水映画のセットを見たことがあります。1万ガロンだったかな、それくらいの水を数十秒のうちに流しきるんです。バックヤードを見たかったけど無理でした。セットの見える部分の高低差はあまりなかったので、裏側の少し高いところに大きなプールを仕込んでいたのだと思います。量が量だけに高圧ポンプでは成し得ない芸当で、ダムの放水に似てました。流すのは一瞬で終わるけど、見えない所で汲み上げてるんですよね、きっと夜通しで。

似たような装置はロケット射場にもありますね。衝撃緩和のためエンジン直下に張られるウォーターカーテンや、消火設備としての放水栓(毎分3000リットル以上!)を何基も設置するなど、えげつない規模です。これも確か、専用の貯水プールが幾つか隣接してたと記憶してます。もっとも滝のビルのように毎日流すわけじゃないので、時間をかけて経費を最低限に抑え、溜めておくことができますね。
2018-10-25 Thu 16:52 | URL | みゃお #chDfx1pU[ 内容変更]
>流体は苦手です
 私もそうです。

 流体は、流速、圧力、密度、断面の形状が、独立に決まらないので難しいです。石ころを持ち上げてぶちまけるのだったら簡単ですよ。

 位置エネルギーの考え方としては、ゆっくり等速で持ち上げるというので、初歩向けには正しい説明と思います。
2018-10-25 Thu 19:42 | URL | S.U #MQFp2i1U[ 内容変更]
[追記]
>動画見た限りでは0.1m/s
 これは、滝最上部での流速のことを言っているのではないでしょうか。これに断面積を掛けると水の流量(立米毎秒単位)になるという意味だと思います。
 こういう垂直落としの滝だと、流量は下流の状況とは独立に決められるとして、インプットにしたものと思います。 
2018-10-29 Mon 08:55 | URL | S.U #MQFp2i1U[ 内容変更]
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