よく回るペットボトル風車の作り方!羽の角度の秘密と失敗ゼロの簡単手順

よく回るペットボトル風車の作り方!羽の角度の秘密と失敗ゼロの簡単手順

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ネット上の工作情報では「羽の面積を広く、枚数を多くするほど風を捉えてよく回る」という記述が散見されますが、これは流体力学的な観点から見ると明白な誤解です。

羽の枚数を12枚や16枚と増やしすぎたり、羽の面積を大きく広げすぎたりすると、回転時に前方の羽が押し退けた空気の乱気流(後流渦)が直後の羽に衝突し、ブレーキとして作用してしまいます。実験データ上、500mlペットボトルの場合は「6枚羽または8枚羽」が最も効率的な回転バランスを示します。また、強風時に羽が風圧に負けて外側へ開ききってしまい、結果として回転が止まる現象も多発します。羽の付け根部分を指先でしっかりと押し込み、プラスチックの折り癖を固めておくことが耐久性を高めるポイントです。

さらに、自由研究のテーマとして人気の「ペットボトル風車による風力発電」についても、現実的な発電効率を理解しておく必要があります。小型モーター(模型用マブチモーターなど)を軸に直結して発電させる場合、ペットボトル風車が発するトルク(回転軸を回す力)は非常に小さいため、モーター内部の磁力抵抗(コギングトルク)に負けて微風では風車自体が回らなくなる現象が起きます。ペットボトル風車でLEDを点灯させる実験を成功させるには、ギア比を用いた増速機構を組み込むか、極めて回転抵抗の小さい無負荷型コアレス発電ユニットを採用する必要があります。

鈴木 陽菜
著者

鈴木 陽菜

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