新幹線のお鼻のモデル


【問題】

年々、鼻が長くなる新幹線。

「空気抵抗を少なくするため先を尖らせている」と思っている人が多いと思いますが、
実は、それは二の次で、一番の目的はトンネル対策なのです。

初代の東海道・山陽新幹線車両である0系が、山陽新幹線区間でトンネルに入ると、
反対側の出口から「ドン」という音が出ていました。

この音を軽減するため、研究が進み、
急激な断面変化があるとトンネル内空気が圧縮されて音が出るので、
少しずつ先端の断面が変わっていくように設計されています。

また、列車の進行方向が変わったとき、最後尾の車両が安定するように、
飛行機の翼のような効果を持たせる意味合いもあるそうです。

このような理由で、お鼻が長くなっていったのですが、
この長いお鼻の形状は、ある動物の仕草がモデルとなり開発されました。
その見た目から、カモノハシとも言われていますが、
違います、カモノハシよりもっと早く、空気抵抗を減らすことを必要とする
生き物なのですが、では、新幹線の長い鼻のモデルになった
その生き物とは何でしょう?

【答え】

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カワセミ

【解説】

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カワセミが水に飛び込むシーンをヒントにしました。
カワセミは獲物を捕る時に空中から水中へ一気に飛び込みます。

その空気と水の圧力差を克服できる秘密はなにかといえば、
あの長いクチバシに秘密があるのでは?と考え、
その後の徹底した実験とスーパーコンピュータを用いた
シュミレーションの結果、「やはりカワセミ型が理想形」となったそうです。

ちなみに、
新幹線では、パンタグラフも動物を参考にしています。

翼型で支柱が一本のパンタグラフなのですが、その風切音を押さえる為に支柱は
フクロウの羽を参考にしました。

フクロウの仲間は静かに飛んで獲物に近づき狩りをします。
その秘密は何かと探ったところ羽の構造(特に初列風切羽)が
他の鳥とは違い特殊だったのです。自然がフクロウに与えた知恵ですが、
500系のパンタグラフも支柱にギザギザ(セレーション)を付けて騒音を
抑える事に成功(ボルテックスジェネレータというそうです)しました。

フクロウの剥製を動物園から借り、風洞実験までしたそうです。