20031118　鞭と手拭いとの音

　サーカスの猛獣使いが鞭（むち）$${^{*1}}$$を振るとパーン$${^{*2}}$$と鋭い音がする。空中で鞭を振っても同じように音がするので鞭が床を叩く音ではない。

　この音の原因は衝撃波であるという話がある。衝撃波とは空気中での物体の速度が音速を超えた時に発生する波で、英語では「sonic boom」と言う。

　衝撃波と言うとやはり戦闘機が思い浮かぶ。超音速戦闘機が音速を超えた瞬間$${^{*3}}$$、地上では上空から物凄い音が響き渡るという感じである。映画「ライト・スタッフ」でもチャック・イエーガー$${^{*4}}$$が人類で初めて水平飛行で音速を超えた$${^{*5}}$$時に轟音が鳴り響く場面が出てくる。

　その轟音の規模の小さいのが鞭の先で起こっているのだという。鞭を振った時、鞭の先端の速度が最終的には音速を超えてしまうために衝撃波が発生するのだという。これはにわかには信じがたい。調べてみると日本語のページ$${^{*6}}$$でも英語のページ$${^{*7}}$$でもそんなことが書いてあるのを見つけることが出来る。

　衝撃波ではない、という説もある。鞭がしなってできた波が鞭の先端に到達した時、波の行き場がなくなり先端が自分自身を打つことにより音が発生するという。この方が納得しやすい。鞭の衝撃波は飛行機の衝撃波と随分違うからである。

　鞭の音によく似た音は日常品でも出せる。濡れた手拭い$${^{*8}}$$の端を片手で持ち、反対の端を手前に振り出しすぐ引き戻す動作をすると手拭いの先端でパーン$${^{*9}}$$と音を出すことができる。

　濡れた手拭いの先端は音速を超えている$${^{*10}}$$らしい。この映像を見ると先端が自分自身を打つ様子は全くない$${^{*11}}$$。本当に鞭や手拭いの先で衝撃波が起きて発生する音なのだろうか。

*1　Stockwhips and bullwhips from Down Under Saddle Supply
*2　Freesound - "Whip Crack 01.wav" by CGEffex
*3　Ensign John Gay Breaks Sound's Barrier in Navy Hornet.
*4　Chuck Yeager -- Gallery
*5　Bell X-1 "Glamorous Glennis"
*6　不思議探究・ムチの音
*7　NPR : The Shape of a Cracking Whip
*8　20030611　己已巳
*9　High-Speed Visual Imaging towel01s.avi
*10　Projects in High-Speed Photography Snapped Towel
*11　Projects in High-Speed Photography Supersonic Snap #2