車に乗る人なら一度や二度は経験したことがあるだろう。
走行中に赤信号で車を停車させた時に突然襲ってくるあの尿意を。
そして車を走らせると同時に、その尿意はどこかに消えてなくなる。
決して走りながら漏らしてしまったとかそんなんではない。
でもなぜか尿意が沈静化してしまう。
だが、車を停車させると再び襲う尿意。
しかし、それを何度も繰り返すうちに次第に尿意が収まらなくなってくる。
そこでトイレに駆け込むことになるわけだが、これが高速道路などでは走りっぱなしで停止することがないので、知らないうちにこの(仮に尿意力とでも呼称しよう)尿意力が蓄積して、トイレにも寄れない高速道路上で突然急激な尿意に襲われてしまうなんて経験が一度や二度はあるはずだ。
だから定期的にサービスエリアで休憩してトイレに寄りこまめに休憩するようにしよう。
ってそんなことを言いたいのではない。
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尿意分散力を考察する
あの尿意が収まる減少を今日から「尿意分散力」と名付けたいと思う。
そしてその尿意分散力には物理学的にどのような力が作用しているのかを考察してみた。
※ちなみに間違っていても面倒なので詳しいつっこみはいらないw
※むしろ逆に詳しく考察した記事を寄稿してくれでかまわないよ?
速度
まずは速度を数値化する必要がある。
なにせ車はkm/hで表示されている。
速度は通常1メートルを1秒で進む時間を「1m/s」(メートル毎秒)と表記される。
車が1m進む速度は「移動距離/移動時間」で計算できる。
なので車の速度1km/h=0.278m/sとなる。
加速度
加速度(=G)は1秒間あたりに1m/s加速とするならば1m/s2(メートル毎秒毎秒)と表記される。
加速度は「変化速度/移動時間」で計算できる。
実際は車重やトルク、タイヤ径などによって変わるが、そのあたりを加味するとキリがないのであえてないものとして計算すると、平均的に1秒間で20km/h加速として加速度は5.66m/s2となる。
力
質量1kgのものを1m/s2加速させる力が1N(ニュートン)となる。
力は「質量×加速度」で計算できる。
成人の1回の尿量は平均で200ml～400ml程度の量と言われているので、尿意をもよおす最初の段階を200mlとして計算する。
質量0.2kg×加速度5.66m/s2=1.132Nという数字が導き出せる。
仕事
1Nの力で1m移動させる仕事を1J(ジュール)と表記させる。
この仕事は「力×仕事の移動量」で計算される。
仮に尿意を感じるセンサーから5cmほど離れると尿意を感じない(経験則)とすると、
1.132×0.05=0.0566Jという数字になる。
仕事率
1秒間に1Jの仕事をし続ける仕事率を1w(ワット)として表記させる。
この仕事率は「仕事/経過時間」で計算できる。
これも経験則だが、車に乗って尿意が我慢できなくなるまで平均的な時間が20分(1,200秒)。
なので、0.0566/1,200=0.00004717wとなる。
なんという非効率!!
運動エネルギー
運動エネルギーは質量に比例するとともに、速さの2乗に比例する。
そして運動量保存の法則に従って、物体に異なる力が加えられない限りはその運動量を保存しつづける。
運動量をf、力をv、質量をmと表記すると
運動エネルギーは「f=1/2×mv2」で求められる。
すなわちこの式で計算すると導き出される答えは、「0.000182J」となる。
実際は真っ直ぐ後方への力ではなく、イスが45度ほど後方斜め上方に傾くため力が減衰するわけだが。
赤信号から1秒あたり20k/hで加速した場合の0.000182の運動エネルギー=1尿意分散力を基本となる数値としたい。
※初期尿意200mlを基準として
※平均的な車の発進時の加速度基準
結論
結論としては尿意を最初にもよおす段階では平均時速60km/hにいたる加速による運動エネルギーによって尿が膀胱から上に押し上げられることで尿意分散力が発揮される。
ここに信号停止という力が加わることで運動量が失われ尿意が再び発生する。
そしてこの尿意分散力も膀胱に徐々に尿の量が増えていくことで、運動エネルギーで抑えることができなくなり限界に達する。
すなわち高速道路ではこの運動エネルギーが倍近くなるので、尿意をもよおした時の衝撃がとんでもないものになるということだ。
そしてもう一度言っておくが結構適当なので、間違っているせいでおしっこ漏れたとか、苦情や正確にはこうだといった意見は求めない。
※詳細な寄稿記事は歓迎。
つまり何が言いたいかというと、尿意をもよおしたらすぐにトイレに行こう!!
参考:自動車を物理する
