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扇風機の羽が逆に回っているように見えるのは?

扇風機のスイッチを入れて、羽が回り始めるのを見ているとします。

最初、羽は実際の回転方向に回っている様に見えていますが、ある程度加速すると、一端、回転が止まったように様に見え、次は、逆に回る様に見えてしまいます。

同じような事が、走行している自動車の車輪(回転しているホイール)でも起こります。

何方か、この現象を説明できる方はいらっしゃいませんか?よろしくお願いします。

投稿日時 - 2013-09-06 00:18:44

QNo.8251458

暇なときに回答ください

質問者が選んだベストアンサー

>最初、羽は実際の回転方向に回っている様に見えていますが、ある程度加速すると、一端、回転が止まったように様に見え、次は、逆に回る様に見えてしまいます。

この現象が見れるのは質問者さんの照明が蛍光灯を使っていらっしゃるからと推察します。
ご存知の様に日本の商用電源は AC100V(あるいは200V)で関東圏 50Hz、 関西圏 60Hzのサイクルで供給されています。
従来の蛍光灯は 関東圏では 50Hz x 2 = 100(回/秒)、 関西圏では 60Hz x 2 = 120(回/秒)  のサイクルで点滅します。 (蛍光灯は残光性が少ないので人間の目の残像特性の方で常時点灯している様に見えるだけですね。)
※但し、インバーター方式の蛍光灯はインバーターにより周波数を上げているため実質上常時点灯に近い結果が得られます。白熱電灯でもフィラメントが残光(余熱)を放っているのでおき難いですね。

1)最初は実際の回転方向に回っている様に見えているのは、蛍光灯の点滅回数よりも扇風機の回転数が遅いために全てのタイミングで羽根に当たった光が目に入ってきます。
2)次に回転数が上がり、蛍光灯の点滅のタイミングと同じになれば羽根は止まって見えます。なぜなら光が当たる瞬間の羽根の位置がいつも同じ位置にあるからです。
3)最後に回転数が最高になると蛍光灯よりも早くなる為に(見え方は4枚羽根の場合、関東では 50Hz x 4、 関西では 60Hz x 4 実際は交流モータには不快に対する「すべり」 という現象がある為、完全に同期はしない) 光の当たるタイミングが回転数より遅れた形になる目で見たときに逆に回転している様(錯覚)に見えるわけです。 上の 1) 2) 3) のことをストロボ効果といいます。

>同じような事が、走行している自動車の車輪(回転しているホイール)でも起こります。
この現象は日中に肉眼では観測できないはずですので何かテレビやビデオなどを通じてご覧になったのではないでしょうか。 ご存知のように太陽からの光は他の可視光線に比べて「連続光」です。
しかしながらビデオなど 「撮影した画像」 は 撮影時に画像を「コマ」 で保存します。 1コマ、2コマ、コマ送りという言葉は良く聞かれると思いますが、それです。
もう何が起きているか上記、1)~3)での出来事で想像がつきますね。
画像コマ送りの速度よりもホイールの回転のタイミングが遅ければ「順方向」 同じであれば「停止」、早くなれば「逆回転」 に見えてしまう訳です。

イメージが沸けば幸いです。

投稿日時 - 2013-09-06 23:52:33

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回答(5)

ANo.5

ものすごい雑に説明すると、例えば分針だけの時計を何分か置きに見る場合に59分に1回だけ見たら逆回転しているようにみえる。(見るたびに逆方向に1分進む)

回転速度と蛍光灯とか照明のチラツキ周期の関係によって発生します。
テレビとかのプロペラとかタイヤも同じ原理で見え方が変わります。

投稿日時 - 2013-09-08 10:56:49

お礼

ありがとうございます。観測者の置かれている現場の光源の状況を、すべて一緒に考えて混乱していた気がします。理解できました。ありがとうございました。

投稿日時 - 2013-09-30 19:14:57

ANo.3

他の方のお答えと同じことですが、
理工学用語としては、折返しとかエイリアシング(aliasing)とか言います。これが原理を示すための専門用語です。
原理を理解しようとしたら、「サンプリング」について少し勉強しないといけませんが、
ビジュアルな効果にとどめて言うときは、ストロボ効果とかワゴンホイール効果と言いまして、これは
添付のURLが分かりやすいと思います。

参考URL:http://www.johf.com/log/20130406b.html

投稿日時 - 2013-09-06 23:00:37

お礼

なるほど、この事については専門用語があるのですね。勉強になります。ありがとうございました。

投稿日時 - 2013-09-30 19:22:33

ANo.2

簡単なことです。一言で言うと、目の錯覚のようなものです。

多分、太陽光の元では、その様な事象は見られていないと思います。で、見るのは、夜間の照明の元が多いと思います。

理由は、照明は常時点灯しているように見えているが、特に蛍光灯は 実際は点滅しているので、その点滅の中の点灯によって目に映る一瞬の像・次の像 で この像間で羽根の位置が微妙に前に行ったり後ろに行ったりするので、あたかも回転しているように見えるのです。
 最も簡単に見えるのが、ストロボ。業務用で流れている板を観察すると、ストロボの点滅周期を上手く合わせると、周期的に発生する欠陥が、止まっているように見えます。その結果、周期性欠陥の確認がしやすくなります。
 よって、ストロボの点滅周期と欠陥の周期が合わないと、全く見えません。




 そんなもんですね。

投稿日時 - 2013-09-06 00:40:47

お礼

録画されている映像が太陽光の下で行われていたために混乱しておりました。良く考えると、収録する際も、機械の構造上において、この原理が適応されることを見落としておりました。理解できました。ありがとうございました。

投稿日時 - 2013-09-30 19:28:52

ANo.1

おそらく蛍光灯で見ているか録画して見ているかだと思うのですが、ストロボスコープというような名前で呼ばれている現象です。
http://www.osaka-ue.ac.jp/zemi/nishiyama/math2010j/fans_j.pdf

点滅する光源やカメラのコマ撮りの密度との同調で起こります。

投稿日時 - 2013-09-06 00:33:32

お礼

電源の周波数や整流によって、光源側と同様に観測対象物の運動する特性が変化すると言うことに気づきました。これは予想外の知識を得ることが出来ました。大変ありがとうございます。

投稿日時 - 2013-09-30 19:36:24

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