火の玉ストレート(物理) 本当の意味で「燃える魔球」を投げるには、時速何キロ必要なの?
隕石(いんせき)と同じ仕組みで燃やそうぜ!
皆さんは「火の玉ストレート」という言葉を聞いたことがありますか?
これは、藤川球児投手(阪神タイガース)が投げる、浮き上がるように見えるストレートの呼び名。うなるような豪速球でありながら、そのうえ、他の投手のストレートとは軌道が異なるという“魔球”っぷりを、火の玉という言葉で比ゆ的に表現しているのです。
でも、もしも本当に燃えて、文字通り「火の玉」になるストレートが投げられたら、どうでしょうか。
きっとどんなバッターでも、あまりの迫力に見逃し三振してしまうはず。高速で燃え上がる魔球は実現可能なのか、科学的に考えてみましょう。
断熱圧縮で原理を学ぶ
今回の目的である「火の玉ストレート(物理)」のように「速いスピードで空気中を移動し、炎上する」ものとして、よく知られているのは隕石(いんせき)です。
隕石が燃え上がるのには、空気との摩擦も影響していますが、それ以上に大きいのが「断熱圧縮」による効果です。
断熱圧縮というのは、空気を押しつぶしたときにその温度が上がる現象です。しかし、普通のピストンで空気を圧縮しても、ピストンの壁から熱が逃げてしまい、結果的に空気の温度は上がりません。断熱、すなわち、周りに熱を逃さないようにする必要があります。
隕石は猛スピードで空気に突っ込んでいるので、熱が逃げるよりも空気を押しつぶして温度が上がる効果が高いため、火の玉になるのです。その速度は、なんと時速数万キロから数十万キロ。温度も数万度に達し、隕石に含まれている鉄や岩石は真っ赤に融けて光ります。
革の発火点を考える
断熱圧縮を使って、野球ボールを燃え上がらせることはできるのでしょうか。野球ボールは革でできていて、その発火点はおよそ500度。絶対温度(※)に直せば773K(ケルビン)です。
※ 絶対温度とは、それ以下にできない最低温度(-273度)を0とした温度の基準。単位はK(ケルビン)。
つまり、ボールに触れている空気の温度を圧縮によって773Kまで上昇させればよい、ということになります。
隕石のような猛スピードのストレートが投げられる肩があれば話が早いのですが、そんなことは人間にはできません。今回のキーワードは「断熱圧縮」ですから、うまく断熱する方向で考えてみましょう。
ポアソンの法則を使う
ポアソンの法則によれば、周りに熱が逃げないようにした気体の温度と体積の間には「TV^γ-1=一定」という関係が成り立ちます。Tは絶対温度、Vは体積、γは比熱比と呼ばれるものです。今、空気はそのほとんどが窒素や酸素などの2原子分子でできているので、γ=1.4(※)となります。
※ 比熱比γは2原子分子理想気体の定圧比熱7/2と定積比熱5/2の比で7/5=1.4となる。
ボールの通り道だけに空気があり、その周りが真空(熱が伝わらない)、あるいは断熱材で覆ってある状況で投球したとしましょう。はじめは気温27度(300K)で、燃え上がるときはおよそ800Kになるとします。
ピッチャーからホームベースまでの18.44メートルのあいだの空気を押しつぶしていき、バッターから何メートルの地点でボールが燃えるか計算すると、1.59メートルになります。バッターの目の前まで来て、やっと燃え上がるわけです。意味あるのか、これ……。
止まる魔球
この方法には、もう1つ弱点があります。それは「空気を押しつぶしていくと空気の圧力も高まり、ボールが減速してしまうこと」です。
実は、先ほどの計算は外から力を加えてボールをいつまでも押し込んでよいという条件の下での計算。ボールを投げただけで空気の円柱を18.44メートルから1.59メートルまで圧縮しようとすると相当な速度が必要で、エネルギー保存則を使って計算してみたところ、時速563キロで投げる必要があることが分かりました。
というわけで今回の結論。「本当に火の玉になるストレートが投げられるなら、たぶん普通のストレートで十分」。
関連記事
- 「40−32÷2=?」この問題、解けますか?
理系にはすぐ解けて、文系には解けない、とんち問答のような問題がネットで話題に。 - これ12歳が解けるの!? 超難関「灘中学」の入試問題「初日の出を2回見るには?」を解いてみた
あなたは最強小学生に勝てるか? - 「カニミソ」はカニの何なのか?
カニミソって何だ? 脳ミソか? 僕は何を食べようとしているのだ? - どうして本を読むとほめられて、マンガを読むと怒られたんだろう?
あの差はなんだったんだろう。 - 「16×4は?」「68−4だから64」 小学1年生の掛け算の計算方法が斬新だと話題に
発想が見事。
Copyright © ITmedia, Inc. All Rights Reserved.
-
小1娘、ペンギンの卵を楽しみに育ててみたら…… 期待を裏切る生き物の爆誕に「声出して笑ってしまったw」「反応がめちゃくちゃ可愛い」
-
業務スーパーで買ったアサリに豆乳を与えて育てたら…… 数日後の摩訶不思議な変化に「面白い」「ちゃんと豆乳を食べてた?」
-
0歳双子を19時15分に寝かせ続けたママ→1年後…… メリットだらけの挑戦記録に「偉い&すごい!」「寝る子は育つ、その通りですね」
-
【今日の計算】「101×99」を計算せよ
-
中古軽自動車をキャンピングカー仕様にして日本一周するカップル 車内で料理中、思わぬアクシデントが…… その後の姿に「すごい」「尊敬します」
-
「あの頃の橋本環奈すぎる」21歳の無名アイドル、幼少期ショット公開で再びどよめき「凄い完成してる」「美少女の片鱗が見えすぎてる」
-
ご機嫌でルンルンステップを踏む柴犬、それをパパがまねすると…… ルンルンはひとりで楽しみたい派の塩対応に「めっちゃ可愛い」と100万表示
-
庭の草刈り中に小さな卵を発見、孵化させてみたら…… 命の誕生の記録に「すごい可愛い!」「すてきな家族」
-
飼い主を引っかいてしまった黒猫“自分の犯した過ち”に気が付いて…… いつもと違う行動に「反省してるのが分かる〜!」と190万再生
-
「飼い主ビビる」猫たちに猫草をあげたら……“ちがうもの”を食う1匹の姿が182万表示! 予想外の展開に「ちょっww」「狂気を見た」
- 生後2カ月の赤ちゃんにママが話しかけると、次の瞬間かわいすぎる反応が! 「天使」「なんか泣けてきた」と癒やされた人続出
- 車検に出した軽トラの荷台に乗っていた生後3日の子猫、保護して育てた3年後…… 驚きの現在に大反響「天使が女神に」「目眩が」
- 安達祐実、成人した娘とのレアな2ショット披露 「ママには見えない!」「とても似ててびっくり」と驚きの声
- 兄が10歳下の妹に無償の愛を注ぎ続けて2年後…… ママも驚きの光景に「尊すぎてコメントが浮かばねぇ」「最高のにいに」
- “これが普通だと思っていた柴犬のお風呂の入れ方が特殊すぎた” 予想外の体勢に「今まで観てきた入浴法で1番かわいい」
- 「虎に翼」、新キャラの俳優に注目が集まる 「綺麗な人だね」「まさか日本のドラマでお目にかかれるとは!」
- 「葬送のフリーレン」ユーベルのコスプレがまるで実写版 「ジト目が完璧」と27万いいねの好評
- お花見でも大活躍する「2杯のドリンクを片手で持つ方法」 目からウロコの裏技に「えぇーーすごーーい」「やってみます!」
- 弟から出産祝いをもらったら…… 爆笑の悲劇に「めっちゃおもろ可愛いんだけどw」「笑いこらえるの無理でした」
- 3カ月の赤ちゃん、パパに“しーっ”とされた反応が「可愛いぁぁぁぁ」と200万再生 無邪気なお返事としぐさから幸せがあふれ出す
- フワちゃん、弟の結婚式で卑劣な行為に「席次見て名前覚えたからな」 めでたい場でのひんしゅく行為に「プライベート守ろうよ!」の声
- 親が「絶対たぬき」「賭けてもいい」と言い張る動物を、保護して育ててみた結果…… 驚愕の正体が230万表示「こんなん噴くわ!」
- 水道検針員から直筆の手紙、驚き確認すると…… メーターボックスで起きた珍事が300万再生「これはびっくり」「生命の逞しさ」
- フワちゃん、収録中に見えてはいけない“部位”が映る まさかの露出に「拡大しちゃったじゃん」「またか」の声
- スーパーで売れ残っていた半額のカニを水槽に入れてみたら…… 220万再生された涙の結末に「切なくなった」「凄く感動」
- 桐朋高等学校、78期卒業生の答辞に賛辞やまず 「只者ではない」「感動のあまり泣いて10回読み直した」
- 「これは悲劇」 ヤマザキ“春のパンまつり”シールを集めていたはずなのに…… 途中で気づいたまさかの現実
- 「ふざけんな」 宿泊施設に「キャンセル料金を払わなくする方法」が物議 宿泊施設「大目に見てきたが厳格化する」
- がん闘病中の見栄晴、20回以上の放射線治療を受け変化が…… 「痛がゆくなって来ました」
- 食べ終わったパイナップルの葉を土に植えたら…… 3年半後、目を疑う結果に「もう、ただただ感動です」「ちょっと泣きそう」