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■オッパイ星人の力学　仏の手にも煩悩編　

時速60kmの風はおっぱいと同じ感触か？

　その「性と愛研究所」を読んでいると興味深いことが書いてあった。テレビ番組の「めちゃめちゃイケてる！」の中で何でも「時速60キロの風圧はおっぱいの感触である」と言っていたらしい。そしてまた、「性と愛研究所」では「おっぱいの感触と風圧に関する考察」の中で、「時速60kmでは全然おっぱいの感触ではなくて、ちょうど時速100kmを境に急におっぱいの感触を感じます。」というメールを紹介しながら、

「時速100kmの風では、本物は触れないけどお手軽に疑似体験、名付けて『プリンに醤油でウニ』ではなくなってしまう。それでは、まるで『キャビアにフォアグラでトリュフの味』だ。青少年のために疑似おっぱいを探してあげる必要があるな。」

　この「時速60kmの風」現象は「できるかな?」的にとても興味深いと思われるので、今回じっくりと考えてみることにしてみた。そして、この結論に何らかのプラスαをしてみたいと思う。

　そう、前回「オッパイ星人の力学 第四回- バスト曲線方程式 編- (2001.01.13)」でオッパイの表面で働いている力について考えてみたのは、実は単に今回・そしてさらに次回の話のための準備だったのである。（さて、ちなみに今回は会話文体をメインに話が進む。「性と愛研究所」ではないが、この手の話は会話文体の方が書きやすいように思うし、私のバイブル「物理の散歩道」でも「困ったときの会話文体」と言われていたので挑戦してみた次第である。言うまでもないが、AもＢも私が書いてはいるが、私自身ではない。）
 

A : 「東名高速で出勤途中に確認してみたんだが、やはり時速100kmあたりが妥当な感じだったな。」

B : 「何を根拠に妥当なのかがよくわからないが、確かに時速60kmでは手に何かが触っているという感触すらないな。それにしても、哀しい出勤の景色だぞ、それ。」

B : 「はぁそうですか…、としか言いようがないな。」

B : 「そんな話は聞いたことはないが、とりあえず聞かせてもらおうか。」

B : 「ちょっと待て。何で指の周りなんだ。手のひらじゃなくて？」

B : 「こ、こうか？あぁっ？手のひらじゃなくて指で揉んでるっ！」

B : 「うむ、確かにそのようだな。」

B : 「実写の手に二次元の計算結果を三次元的に合成するという凝った処理が、実にクダラナイことに使われている例だな…」

車の窓から手を出して、指の周りの空気流を計算しよう

高速で走る車の窓から手を出して、その手の指の間を抜けていく空気の流れを計算しよう。 　鉛直方向の指の等方性を考えて、右の図に示すような指を輪切りにするような水平面のみを考える。 　こんな写真を撮るときに、自己嫌悪に陥りがちなのは何故だか知りたい今日この頃。

A : 「こういう「空気の流れ」ような流体の力学は、ニュートンのプリンキピアに始まり、オイラーとベルヌーイにより非圧縮・非粘性の理想流体の運動方程式とエネルギー保存則が導かれた。それがオイラーの運動方程式とベルヌーイの式だ。オイラーの運動方程式はちなみにこんな感じだ。」
 

オイラーの運動方程式

加速度 = 外力 + 圧力勾配力   v : 速度 s : vに沿ってとった座標 t : 時間 p : 圧力 K : 外力

A : 「基本的には「加速度 = 外力 + 圧力勾配力」という形だな。この非圧縮・非粘性の理想流体の場合はラプラシアンがゼロのポテンシャル流れと呼ばれる単純な流れになる。試しに、そんな場合をNast2Dを元にしたプログラムで計算してみた結果はこんな感じになる。ホントはこの計算自体は完全な理想流体ではないのだが、まぁ大体はこんな感じだ。」

B : 「おっ、あっという間に計算したな。」

粘性が（ほとんど）ない時の指の周りの空気の流れ

A : 「で、どうだ？」

B : 「いや、どうだ、と言われても困るが、なんかキレイだな。だけどちょっと小さくて見にくいなぁ。」

粘性が（ほとんど）ない時の指の周りの空気の流れ　（拡大図）

空気は右から左へ流れている。いや、指が右から左へ移動していると言った方が良いか？

B : 「で、この結果から何がわかるんだ？」

B : 「そう言われても、よくわからないが？」

B : 「えっ？おかしいじゃないか、それなら逆に言えば指も空気から何の抵抗を受けないってことか？」

B : 「じゃぁ、何か？この指先に感じるまぎれもないおっぱいの感触は幻だとでもいうのか!?　そんなのオレは認めないぞ！」

B : 「それウソだろ。ナヴィエとストークスが聞いたら怒るぞ。」

非圧縮流体に対するナヴィエ・ストークスの方程式

加速度 = 外力 + 圧力勾配力 + 粘性力   v : 速度 t : 時間 p : 圧力 K : 外力 μ: 粘性係数

A : 「見ればすぐわかるだろうが、この非圧縮流体に対するナヴィエ・ストークスの方程式は、最後に粘性項が入っている以外はオイラーの運動方程式と全く同じだ。」

B : 「なるほど。こうしてみると意外に簡単な式だな。」

粘性を考慮した指の周りの空気の流れ

B : 「おっ、ちょっと様子が違うな。何か、ジェットエンジンみたいに尾を引いてるぞ。」

粘性を考慮した指の周りの空気の流れ　（拡大図）

B : 「左端の空気の速度はもちろんさっきと同じだが、指の後ろでは空気が渦巻いているし、右端の空気の速度は全然違うな。」

車の窓から手を出して、指の周りの空気流を計算しよう

窓の外に手を出したときの、指の周りの空気の動きを時間を追って計算してみたもの。指の周りに空気が渦巻いていく様子がよくわかる。 　メッシュを細かく切ったおかげで、計算結果は1GB弱。なんてこったい。

B : 「指が空気の中を走り抜いていく様子がよくわかるな。確かにこれなら、空気の抵抗を受けまくりだな。」

B : 「なるほど、この計算結果は指先に感じるまぎれもないおっぱいの感触を説明しているわけだな。いい感じじゃないか。流体力学そして粘性項さまさまじゃないか！」

B : 「おやっ？ちょっと待てよ！これでは、ただ現実を説明してみただけで、何の解決にもなってないぞ！時速60kmと時速100kmの風の感触の差を説明しているわけでもないし、青少年のためのもっと安全な擬似おっぱいを提供しているわけでもない！」

B : 「なるほど、わかってきたぞ。つまりあれだな。時速60kmから時速100kmに速度を上げれば、それに応じてレイノルズ数が大きくなって、空気の渦もおおきくなるし、おっぱいの感触も確実なものになるわけだな。勉強になるな。」

B : 「そう言われても指の太さはなかなか変えられないしなぁ。」

B : 「ってことは、水の中だったら、レイノルズ数も大きいし、密度も大きいし、指先に抵抗を受けまくりってことだな。すると、水中で手を動かしてみれば、それは空気中の高速クルージングと同じってことになるな！」

B : 「時速100kmで走る車の窓から手を出すのに較べれば、風呂の中で手をひとかきすれば良いだけなんて、まさに青少年のためのもっと安全な擬似おっぱいだな！」

B : 「それはもういいっ言ってるだろ。」

B : 「確かに、そうだな。」

A : 「今調べてみると、大仏の掌の長さは256cmだ。つまり普通の人間の10倍くらいある。だったら、指の太さも10倍はあるだろう。ってことは、ほんのそよ風が吹いただけでも、大仏の手にはしっかりとしたおっぱいの感触が感じられているんじゃないのかな？」

B : 「単に手が大きいから空気の抵抗も大きいだけどいう気がしないでもないが、指の長さもでかいしさぞかし超巨乳の感触かもしれんな！そう考えると、あの大仏の手も何か実にイヤラシイ手つきに見えてくるから不思議だな！」

B : 「言いたい放題だな、全く。」

　さて、今回は「オッパイ星人の力学第四回 - バスト曲線方程式 編- (2001.01.13)」と繋がるところまで話が辿り着かなかった。おっぱいの表面張力、マボロシのような指先の流体力学、そして大仏の煩悩をめぐる大河ドラマは人生そのもののようにまだまだ続くのである。
 

■スカートの力学　予習編　

風に吹かれるスカートは

　そんな辛い季節でも、たまにドキドキするような気持ちになる瞬間がある。もちろん、それは春風にスカートが舞い上がった瞬間だ。スカートが風に吹かれた瞬間に、私は理由もなく（いや理由はちゃんとあるのだが）心と体がドキドキする。それはもちろん私だけでなくて、男なら間違いなく誰しもがそんなドキドキを味わったことがあるはずだ。もっとも、そんな男心を理解しないヤカラはそんなドキドキを軽蔑するに違いないのだが、それが男というものなのだからしょうがないのである。

　とはいえ、男心は「男の心」という位だから、女性にはなかなか判りづらいことだろう。「女子高生なんかはどうせスカートの下に短パンを履いているのに、それでもドキドキするものなの？」などと言う女性も多い。しかし、「それでもドキドキしたりする」ものなのである。いや、もちろんスカートの下にジャージを履いてるなんてもっての他ではあるが、短パンくらいならドキドキ度は全然減らないものなのである。それが、つまりは男というものなのだ。

　そして、逆に「スクール水着の秘密」ではないが、女性には常識でも我々男には全然判らないことが世の中にはたくさんあるに違いない。ちなみに、私にとってはスカートもその一つである。何しろ、あまりスカートについて自分のこととして考える機会がなかったのである。いや、実際のところそんな機会は全然無かったのである。そこで、今回は「春風に吹かれるスカート」について考えてみることにした。（本題に入る前に一応書いて置くけれど、今回も「スクール水着の秘密」と同じく、女性から見たら「なんて当たり前のことを」とか「それちょっと違うんじゃないの」ということを書いている。そんな風に感じた方は是非、メールででも私に情報でも頂けたら、と思う次第である。）
 
 

さて、本題である。 　この右の図のような「風に吹かれながら女性がスカートを押さえている風景」をよく見かける。もっとも、「よく」見かけるなんていうと、私がさぞそういう風景を探し求めているように聞こえるかもしれないが、そんなことはない。風が強い季節であれば、そんな風景は満ちあふれているのである。 　さて、この女性のスカートのように風に吹かれたスカートについてちょっと考えてみよう。

「風に吹かれながら 女性がスカートを押さえている風景」 (animeBODY)

　まずは、体の前方から強い風が吹いているものとする。つまり、強い向かい風が吹いている状態である。ちょっとその女性にとってはツライ状態である。そこで、うすみどり色のスカートを履いている女性は、スカートがめくれ上がらないように、スカートの前部を両手で膝近くで押さえているわけだ。しかし、それでも風に吹かれてスカートの後ろは舞い上がってしまう。例えば、下の右図で女子高生の体の後ろでスカートがめくれ上がっている。それをもっと単純にしたのが左で、この図中ではスカートはCの位置まで上がってしまっている。
 

女性に強い向かい風が吹いている状態

M.H.Tさん画

　もちろん、男心からすればCどころではなくて、Aくらいまでスカートには高く高く舞い上がって欲しいわけであるが、女心からすればそれはとんでもない話だろう。

　さて、このスカートのめくれあがる位置Cは何で決まるだろうか？もちろん、流体力学・弾塑性体力学などを総動員して解かなければならないわけではあるが、それは次回以降のお楽しみということにしておいて、予習編の今回は単純にスカートがOC方向には曲がらないものとしてみよう。だとしたら、話は簡単だ。ただスカートの裾の広さでCBの長さは制限されるわけである。スカートの裾が広ければ、スカートの端は高くまでめくれあがってしまうし、スカートの裾が狭くなっていれば、スカートは比較的低いところまでしかめくれない。

　だから、この下の色々なスカートの中でプリーツ・スカートのようなフレアタイプの場合は、スカートは高隈でめくれ上がってしまうだろうし、タイトスカートのようなスカートの裾が狭いものであれば、強い風にも負けず、スカートはめくれ上がることはないだろう。
 

　しかし、しかしである、スカートの裾を狭くすれば春風にスカートが舞い上がってしまうことはなくなるかもしれない。だけど、スカートの裾の長さが制限するのはスカート自身だけでない。スカートを履いている女性の動き自体も制限してしまうのである。それではずいぶんと窮屈になってしまうことだろう。スカートの裾が狭いせいで歩幅も狭くなって、走り回ったりすることもできなくなるに違いない。だからこそ、脚を蹴り上げる藤原紀香のJ-PHONECMのスカートも、脚の動きが制限されないように、スカートの後ろに切れ目が入っているのだろう。

　ということは自由に駆け回ったりしようとすると、つまり、スカートが足枷にならないような裾の広いスカートを履いていると、そんなスカートは風に吹かれて舞い上がりやすいわけだ。そして、そんなスカートを履いていると春風に困らせられることになる。

　とはいえ、実際にスカートを履いたことがあるわけじゃないから、私には実際のところよく判らない。だから、女性の方々の「本当はこうなのだ」という教えでも請うしかないのである。結局、スカートの話は、スカートを履く人には常識きわまりない話だろうが、私はこれまで考えたこともなかったので全然よくわからない。これが、男と女の常識の違いなのかもしれない。いや、単に私の常識知らず、という可能性が一番大ではあるのだけれど…
 

　そういえば、辞書でskirtを引いてみると「女;女の子」なんていう風にも書いてあった。なるほど、風に吹かれるスカートも走り回るスカートも、確かにその女性そのものなのかもしれないなぁ、と少しばかり思ったりしたのである。だとしたら、風に吹かれるスカートは向かい風には負けないで欲しいな、と柄にもなく思ってみたりするのである。ホントに私の柄じゃないのだけれど。

■スカしッ屁の風速ベクトル　

おならの流体力学 放出口外側のパンツ内側編

　少し前まで、米軍のステルス戦闘機などの話をニュースで見かけることが多かった。ステルス戦闘機といえば、それはもちろんレーダーには映らないわけで、「音はすれども姿は見えない、まるでアナタは屁のような」戦闘機なのである。これが通常の戦闘機の場合であれば出撃したりするとレーダーに写ってしまって大きな襲来警報のサイレンとともに迎えられたりするわけであるが、ステルス戦闘機の場合にはそんな襲来警報の音もなくいきなり出現するわけで、いわば音を伴わない「スカしッ屁」のようなオソロしい戦闘機なのである。しかし、ステルス戦闘機もオソロしいのだが、スカしッ屁だって十分オソロしい。何しろ、「音のしないおならは臭い」「スカしッ屁は臭い」とよく言われるほどそのに臭いは強烈だとされているのである。スカしッ屁は、ステルス戦闘機のごとくいきなり我々の鼻腔奥深くに達し、そして姿を現した瞬間にはもう我々の体の鼻の奥にその恐怖の毒ガスを充満させていくのである。
 

　ところで、ステルス戦闘機の恐ろしさはともかく「音のしないおならは臭い」というのは本当なのだろうか？当たり前のように口にされる「スカしッ屁は臭い」というセリフであるが、それは何か事実に基づいたものなのだろうか？そんなことはきっと誰しも一回は不思議に思ったことがあるに違いない。そこで、資料などを調べてみると実際にスカしッ屁は臭いという科学的根拠があるらしい。何でも、音がするしないは大抵の場合「おならの量」で決まるらしく、おならの量が多い場合には音がして、おならの量が少ない場合には音がしないというのである。そして、量が多いおならの原因は穀物を食べた時にでんぷんや繊維質が発酵して発生するメタンガスで、それはほとんど臭くないというのである。ところが、量が少ないおならの場合には、そのおならの原因は肉類の蛋白質・脂肪類が発酵して発生するアンモニア・インドールなどで、これが実に臭いというのである。だから、量が多いおならすなわち音が出るおならは臭いけれど、「量が少ないおなら」つまり音のしないスカしッ屁は臭いというのだ。統計的には「臭くないスカしッ屁は気づかれない」から「気づかれるスカしッ屁は必ず臭い」「だからとりたててスカしッ屁が臭いわけではない」という理屈も成り立ちそうなものだが、そんな理屈はさておき「スカしッ屁」の臭いは事実オソロシいものらしい。
 

　「スカしッ屁」の臭いが事実オソロシいとすると、音もなく訪れるそんなオソロシイ兵器から私たちはどのようにして身を守れば良いのだろうか？音もなくいきなり鼻腔に忍び寄ってくる「スカしッ屁」という恐るべき化学兵器からどのようにすれば身を守ることができるのだろうか？そこはもちろん、身を守るためにはまずはその対象をよく知らなければならないのである。敵を知らずして敵に勝つことはできないのである。「スカしッ屁」から身を守るためには、「スカしッ屁」をよく知らなければならないのである。別にそんなことを知りたくもない、という気持ちはもちろんココロの奥底に強く強くあるのだけれど、身を守るためにはそんなことは言っていられないのである。自分のみを守るためには、私たちはおならについて少しばかり考えてみなければイケナイのだ。…というわけで、今回はおなら(毒ガス)が体内から放出（放屁）されたのちに、オナラ放出口近辺で起きている現象を考えてみることにしたい。
 

　今回は、まずはオナラが体内から外に放出された瞬間を考えるために、とりあえず「音のするオナラ」と「スカしッ屁」が「黄門様」から放出されたあとの噴出風速ベクトル（放屁ベクトル）をナヴィエ・ストークス方程式の計算エンジンにNaSt2Dを使って計算してみた。計算領域は放出口の外側、パンツの内側というごく狭い領域である。計算領域の左中央辺りに黄門様が位置しており、計算領域の右側にはパンツがある。また、ここではパンツと言ってもビキニやブリーフのようなピッタリお肌に密着タイプではなく、トランクスのように肌との間に空間が存在するタイプを仮定している。そして、「音のするオナラ」の場合には強く早く小刻みに「ブーッ」っとオナラが放出口から放出され、「スカしッ屁」の場合には「スーッ」と弱～くオナラが黄門様から放出されることにしてみた。下の二つのグラフが、そのようにして計算してみたオナラが出たときの黄門様の外側パンツの内側における「音のするオナラ」と「スカしッ屁」のオナラ噴出風速ベクトルである。音でいうなら、左が「ブーッ」で、右が「スーッ」なのである。
 

「音のするオナラ」と「スカしッ屁」の噴出ベクトル

「音のするオナラ」「ブーッ」の場合

「スカしッ屁」「スーッ」の場合

　もちろん、言うまでもなく上の計算は実に大雑把で簡易的なものだが、「音のするオナラ」の場合には、おならの風速ベクトルの方向が刻々変わり、またその大きさも大きいことから、放出口外側ですぐに急速に拡散してしまうことが予想される。すなわち、毒ガス濃度がパンツ内ですぐに薄まり、おならガスの危険度が低下していることが判る。黄門様の外側パンツの内側でおならガスが急速に拡がっているようすが目に浮かぶようである。絶対に、目に浮かべたいとは思わないのだがこのグラフを見るとそんな様子がまぶたの裏にまざまざと浮かんでしまうのである。

　それに対し、「スカしッ屁」は「スー」っと滑らかに出るがために毒ガスが拡散せず、放出口を出た後も毒ガスの危険濃度を保ったまま「まとまったガス雲」として戦隊飛行を続けていくことが予感される結果なのである。「スカしッ屁」はその毒ガス成分だけでなく、そのガス拡散度合いも考えてみる価値もあるかも知れない（考えたくないが）、とも思わせるのである。

　というわけで、今回は何とも中途半端な計算をしただけで、オナラの風速ベクトルを予想しそのオナラの運命に考えを巡らせてみたのであるが、その中途半端さには実は理由がある。何しろ、これまでスクール水着、疑似オッパイ、山本式エアコンなどさまざまな物体に対する流体計算をしてきたが、今回の黄門様近くのスカしッ屁の風速ベクトル計算ほど何ともやる気がおきず、気が乗らず、頭の中で計算対象を想像したくないものも初めてなのである。対象物を強く心の中でイメージできなければ、まともな予想などもできないわけであるが、どうにもパンツの中のオナラをイメージしたくなかったのである。そのせいで、どうにも中途半端な結果になってしまったのである。

　あぁ、こんなことではオナラから身を守ることができないぞ、おならを心の中で強くイメージしなければイケナイぞ、と強く自分を戒め、続編へ向けてがんばらなければと思う今日この頃なのである。が、しかしまた、おならを心の中で強くイメージするのと、オナラから身を守るのであればどっちが重要か少し悩んでしまい、続編もちょっと…と思ったりもする今日この頃なのである。

■スカしッ屁の風速ベクトル　

　おならの流体力学 放出口外側のパンツ内側編です。時間の問題もあるのですけど、気が乗る・乗らない、対象物をイメージできる・できないはとても重要ですねぇ。

■野球シミュレーション　

　野球のボールを投げ、その軌跡を流体力学を駆使して計算してくれるというBaseball Pitch Simulationアプレット。色んなタイプのピッチャーになって遊んでみたり、ボールに細工をして超変化球を投げてみたり、とにかく色々遊んでみると面白いかも。

　他にもゴルフ・シミュレーションなんかもあるので、この辺りから辿るとよいかも。