異なる時間の強制停止後の3枚羽根自走式ロータの逆転確率

Inversion probability of three-bladed self-propelled rotors after forced stops of different durations.

• Satoshi Nakata
• Takero Matsufuji
• Jerzy Gorecki
• Hiroyuki Kitahata
• Hiraku Nishimori

抄録

周期的な停止・離脱操作を行うことで、水中での対称3枚羽根ローターの自走回転を調べた。翼端に接着された3枚の樟脳円板から樟脳分子が発生し、その表面張力の差によって回転が駆動されることを明らかにした。回転体を強制停止させた後に回転体を解放すると、回転方向が自然に反転する現象が観察された。その確率は停止時間の増加とともに減少した。また，強制停止後には羽根の周りのカンファー分子の非対称な分布が反転し，その非対称性の程度はロータの静止回転を特徴づける角速度の増加に伴って増加した。異なる形状のローターについての実験結果から、ローターの静止角速度と強制停止の最大時間との間には強い相関関係があり、その間に高い確率で逆転が観察されることが示された。

We investigated self-propelled rotation of a symmetric three-bladed rotor on water under periodic halt and release operations. The rotation was driven by the difference in the surface tension around the blades of the rotor because camphor molecules developed from three camphor disks glued at the blade ends. Spontaneous inversion of rotation direction was observed after a forced stop of the rotor and the subsequent release. The probability of such inversion decreased with an increase in the halting time. The asymmetric distribution of camphor molecules around the blades was also inverted after the forced stop and the degree of asymmetry increased with an increase in the angular velocity characterizing the stationary rotation of the rotor. Our experimental results for rotors with different shapes indicate that there is a strong correlation between the stationary angular velocity of the rotor and the maximum time duration of the forced stop for which a high probability of inversion is observed.