人間が鳥のように飛ぶという概念は普遍的で永続的な魅力を持っているため、「ヤルノ・スミーツ」の「人間が鳥のように飛ぶ」動画が数日で拡散されたのも当然と言えるでしょう。しかし、これが8ヶ月かけて制作された精巧な作り話であることが明らかになり、私たちの夢が打ち砕かれた今、動画に潜む科学的な危険信号、つまり、この空想的な前提全体を覆す問題、つまり速度の問題を検証してみましょう。動画をご覧ください。彼は実際には地面から離陸した時、それほど速く動いていないため、違和感があります。分析してみましょう。
結局のところ、肝心なのは、動画に映っているものが実現可能であるためには、物理の基本法則に従わなければならないということです。そして、それらの基本法則を理解すれば、この一連の出来事を覆すことができます。鳥の飛行をシミュレートする試みを評価するには、鳥の飛行の物理学を分析に適用するのが理にかなっているのは明らかです。
鳥の飛行をシミュレートする場合、システムに作用する 4 つの関連する力を特定できます。上向きの揚力によって打ち消される下向きの重力 (重量)、前進運動を妨げる空気抵抗力、および前方への推力 (または推進力) です。
揚力の概念に焦点を当ててみましょう。これは重要な点につながります。ニュートンの第二法則によれば、上向きに加速するためには、揚力が重力の力を上回らなければなりません。（飛行中は、高度を維持するために、揚力が重力の力と等しくなければなりません。）
数学的には：
Fnet = lift - weight = ma lift > weightこれは、体重が 1 ニュートン (0.225 ポンド) の鳥の場合、少なくともその大きさの上向きの揚力を発生させることができなければならないことを意味します。
体重 800 ニュートンの男性が (推定) 300 ニュートン相当の機器を装着している場合、少なくとも 1100 ニュートンの揚力が必要になります。
質問：ビデオで見たものに基づくと、これは実現可能でしょうか？
答えは「いいえ」です。
ビデオ内のアクションをデータとして使用し、物理学と空気力学の基本原理を適用すると、それが不可能であることがわかります。
これを説明するには、鳥（そして飛行機も）がどのように揚力を生み出すのかを見てみましょう。基本的に、翼が流体中を移動すると、翼の形状と迎え角が相乗効果で翼の上部と下部に圧力差が生じ、結果として上向きの揚力が発生します。（迎え角とは、向かってくる気流に対する翼の角度です。）詳細は、ベルヌーイの法則を湾曲した翼の上を流れる気流に適用する一般的な説明や、ニュートンの第三法則を向かい合う空気と翼に適用する一般的な説明よりもはるかに複雑ですが、揚力の完全な説明には、両方の原理が関係し、関連性があります。
鳥が揚力を発生させるには、空気が翼の上を流れるように、空中を前進する必要があります。鳥は飛行機のように翼を静止させるのではなく羽ばたきますが、その揚力の大部分は、翼を下方に押し出すような羽ばたき運動ではなく、前方への滑空運動によって生み出されます。鳥の前進速度が速いほど、揚力は大きくなります。
翼面の揚力の推定方法の 1 つは、次の式を使用することです。
L = ½ ρ CA v2ここで、L は揚力、ρ は流体 (この場合は空気) の密度、C は特定の迎え角における揚力係数 (通常は実験的に測定)、A は翼の表面積、v は向かってくる空気に対する翼の速度です。
この式を人間の鳥の翼に当てはめて、どうなるか見てみましょう。以下の推定値を立てます。翼の静止画に基づいて、翼の表面積は7平方メートルと推定しました。海面での空気の密度は約1.25kg/m3です。鳥の飛行に関する研究を調べると、鳥の最大揚力係数は0.8から1.2の範囲にあることがわかります。ここでは寛大に、翼の揚力係数を1.2と仮定します。最後に、速度が揚力生成に及ぼす重要な影響について考えます。人間の鳥の翼に関するウェブサイトでは、架空の人物であるヤルノ・スミーツが約100メートル飛んだと主張しています。私はビデオクリップの時間を計り、カットなどを考慮して、飛行時間は25秒と推定しました。これは速度に相当します。
V = d/t = 100 m/25 s = 4 m/sこれらすべてを上記の式に代入すると、揚力は次のようになります (ドラムロールをお願いします)。
L = 84 N, or a whopping 19 pounds.きーっ。
ちょっと楽しみのために、計算を逆にして、1100 Nの揚力を発生させるにはどれくらいの速度で移動する必要があるか調べてみましょう。vについて解くと、次のようになります。
V = 14.5 m/s or 32 miles per hourここで特筆すべきは、CGIアーティストのフロリス・カーイク氏（別名ヤルノ・スミーツ氏）が、この作品の実現に多大な時間と労力を費やしたということだ。カーイク氏は、数ヶ月に渡って「人間の鳥の翼」の開発過程を「記録」した週刊ブログ記事に加え、自作の機械の翼が鳥の翼の動きを模倣する様子を克明に示している。彼は、人間の腕の筋肉ではこの作業は到底不可能だという明白な事実を暗に認めつつ、Wiiコントローラーを使ってモーターの動きと腕の動きを遠隔同期させるという驚異的な制御システムで私たちの興味をそそっている。最後に、この動画の制作には疑わしい点もいくつかある（一部のエンターテイメントメディアの専門家が指摘しているように）が、彼はなかなかの俳優で、「飛行」の後には心底興奮している様子で、演技も素晴らしい。
今回のように私たちの直感が常に正しいとは限りませんが、このように巧妙に編集されたビデオが急増し、基本的な物理学を使って手がかりを追うと、より重要な疑問「それは本物か、それとも偽物か」を解明するのに大いに役立つでしょう。
