流体力学と重力波 (流体力学)

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流体力学と重力波 (流体力学)の違い

流体力学 vs. 重力波 (流体力学)

流体力学（りゅうたいりきがく、fluid dynamics / fluid mechanics）とは、流体の静止状態や運動状態での性質、また流体中での物体の運動を研究する、力学の一分野。. 水中に小物体を落としたときに水面にできる重力波の波紋 上空から見た海面の重力波 流体力学における重力波（じゅうりょくは、英:gravity wave）とは、重力の作用によって力学的平衡状態にある媒質が、異なる密度の媒質中に変位したとき、重力を復元力として再び元の平衡状態に戻ろうとする過程で、媒質の界面で発生して界面に沿って進む波動のこと。よく見られる現象として、水面に生じる波浪が上げられる。これは界面である明瞭な表面を進む波となるため表面波とも呼ばれる。これらの波動は撹乱となった成長することがあり、これはケルビン・ヘルムホルツ不安定性として知られる。 このほか、海洋で湖沼で生じる水温躍層中に急激に温度差が生じると、浮力を復元力として波動が発生する。また大気中においても同様に波動が発生し、大気重力波と呼ばれる。波状雲はこのような機構で生じる身近で観察できる例である。いずれも同じ媒体の内部で伝播する波という意味でこちらは内部波とも呼ばれる。 重力波の伝播速度 c は、生じた波の波長λと、媒質の（重力に対して）鉛直方向の高さ（深さ）h を用いて次式で決まる： ここで g は重力加速度である。上式は波の伝播速度c が波長λに依存する分散性を示す。 媒質の深さh に比べて波長λが短い場合は、 となる。逆に媒質の深さh に比べて波長λが長い場合は、伝播速度c は波長λに依存せず、次の式で与えられる： 海洋で生じる津波は、波長が数10 ㎞以上に及ぶ極めて長い重力波であり、深い海底を伝わるとき伝播速度は非常に速くなる。 なお、実際にはこれに加えて界面付近の物質の表面張力を復元力とする波動も加わる。無重力下ではこちらの波動が優性となった表面波が現れる。.

ケルビン・ヘルムホルツ不安定性

KH不安定のシミュレーション ケルビン・ヘルムホルツ不安定性（ケルビン・ヘルムホルツふあんていせい、）とは、流体力学上の概念で、層を成しており各層ごとに密度の異なる流体が、お互いに異なる速度で水平運動するときに発生する、流体の不安定である。KH不安定、KHI とも呼ぶ。「ケルビン」は「ケルヴィン」とも表記する。 ケルビン・ヘルムホルツの名は、流体力学の発展に貢献したケルビン卿ことウィリアム・トムソン、ヘルマン・フォン・ヘルムホルツの2人にちなむ。.

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浮力

浮力（ふりょく、）とは、水などの流体中にある物体に重力とは逆の方向に作用する力である。 浮力の原因はアルキメデスの原理によって説明される。物体は流体から圧力（静水圧）を受けている。このとき圧力は物体の上と下では異なり（富士山の頂上の気圧と麓の気圧のように）、下から受ける力の方が大きい。この物体が受ける上下の力の差が浮力である。すなわち、物体には上向きの力が作用する。.

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