Sataako? Juokse vai kävele: Fysiikan salaisuus sateessa kastumisen välttämiseksi!

Olen Kuwako Ken, tiedevalmentaja. Joka päivä on koe.

Yllättävä sadekuuro, etkä omista sateenvarjoa! Oletko koskaan miettinyt, miten pääsisit perille mahdollisimman vähän kastuen? Tämä on itse asiassa pulma, joka on ollut jopa pääsykokeissa! Sitä pidetään mielenkiintoisena fysiikan kysymyksenä, jota käsitellään yhä monissa yhteyksissä.

Mutta miten toimia käytännössä? Kerroin tästä Fusi TV:n ”Chan House” -ohjelmassa (klo 11.00~) 25.1.2025 ja toimin samalla tieteellisenä asiantuntijana.

Sain kutsun ohjelmaan viime vuonna. Kuvaus tehtiin koulullani, ja minä vastasin selityksistä. Ohjelma esittelee monenlaista nippelitietoa, ja minä sain kertoa tieteellisistä aiheista helposti ymmärrettävällä ja hieman hauskalla tavalla.

Kuva on lainattu Fuji TV:n ”Chan House” -lähetyksestä 25. tammikuuta 2025. Lähde: ”Chan House” (Fuji TV, lähetys 25. tammikuuta 2025)

Tällä kertaa keksimääni menetelmää testattiin koomikko Wada Manjun kanssa, joka juoksi keinotekoisessa sateessa. Olin todella iloinen nähdessäni, että menetelmä todella toimi!

Lähde: ”Chan House” (Fuji TV, lähetys 25. tammikuuta 2025)

Nyt kerromme selkeästi, mikä se menetelmä on ja miksi se toimii!

Kuvitellaan ihminen ”suorakulmaiseksi särmiöksi”!

Katsotaanpa heti, mikä se menetelmä on, josta en ehtinyt ohjelmassa kertoa tarkemmin. Oletetaan ihminen ”suorakulmaiseksi särmiöksi” (eli laatikoksi).

Lähde: ”Chan House” (Fuji TV, lähetys 25. tammikuuta 2025)

Mitä ihmettä? Saatat ajatella, mutta tämä on fysiikassa yleisesti käytetty keino. Muodon yksinkertaistaminen helpottaa laskemista.Lisäksi oletetaan, että sadepisarat ovat jakautuneet tasaisesti ilmaan, ja että niitä on ρ (rho) kappaletta kuutiometriä kohden. Nyt olemme valmiita!

Lasketaan kehon etuosaan ja päähän osuvat sadepisarat!

Aloitetaan laskenta.Merkitään kehon etupinta-alaa ”S_etu” ja pään pinta-alaa ”S_pää”.Kun liikutaan nopeudella v [m/s], kehon etuosaan osuvien pisaroiden lukumäärä aikayksikössä (yhdessä sekunnissa) lasketaan seuraavasti:

S_etu × v × ρ [kpl]

Toisaalta, päähän osuvien pisaroiden lukumäärä, kun sateen putoamisnopeus on pystysuunnassa alaspäin v_sade [m/s], on yhdessä sekunnissa seuraava:

S_pää × v_sade × ρ [kpl]

Törmäävien pisaroiden määrä tietyn matkan aikana

Kun matka x [m] on kuljettu t sekunnissa, tuona aikana osuvien pisaroiden kokonaismäärä ilmaistaan seuraavalla kaavalla:

（S_etu  v  ρ＋S_pää  v_sade  ρ）×　t　=（S_etu  v  ρ＋S_pää  v_sade  ρ）×　x/v 

=S_etu ρ x ＋ S_pää  (v_sade / v)ρ x

Nyt kiinnitetään huomio tähän!

•S_etu ρ x ei ole riippuvainen nopeudesta v. Eli, kävelet tai juokset, tämä osa pysyy samana!

•S_pää (v_sade / v) ρx pienenee, mitä nopeammin juokset. Tarkoittaa sitä, että juoksemalla kastut sateessa vähemmän!

Vinkkejä vähempään kastumiseen

Lisäksi voit käyttää erilaisia tapoja kastumisen vähentämiseksi:

1. Rapurapu-kävely (sivuttain): Vähentämällä kehon etupinta-alaa (S_etu) voit vähentää edestäpäin osuvien sadepisaroita.

2. Matala liikkumisasento: Kyykistymällä voit vähentää kehon etupinta-alaa ja minimoida sateen osumisen.

Sateen pisaranopeuden hyödyntäminen

Tämän ehdot ovat erilliset yllä olevasta, mutta myös se, kuinka nopeasti sade putoaa, on tärkeä seikka. Edellisessä keskustelussa etupuolella oleva sade ei ollut riippuvainen liikkeestä, koska tiheys ei muuttunut. Mutta todellisuudessa, kun ihminen liikkuu, sade näyttää tulevan vinosti. Kallistamalla vartaloa ja luomalla kulman, etupuolelle osuva sade vähenee.

Tehdään laskelma. Seuraavat sadepisaran nopeudet (terminaalinopeudet) ovat suuntaa-antavia:

•Tihkusade (säde 0.2mm): 1.6 m/s

•Normaali sade (säde 0.4mm): 3.3 m/s

•Rankkasade (säde 1mm): 6.5 m/s

Esimerkiksi, jos sataa rankasti (terminaalinopeus 6.5 m/s) ja ihminen juoksee nopeudella 4 m/s (14.4 km/h),

arctan(4 / 6.5) ≈ 0.55 rad, mikä on noin 31 astetta.

Kallistamalla vartaloa noin 31 astetta voit saada sateen osumaan vain päähäsi. Pienellä oveluudella on mahdollista tehdä kehon etuosasta vähemmän altis kastumiselle!

Yhteenveto

Johtopäätös on: juoksemalla kastut sateessa vähemmän!

Lisäksi rapurapu-kävelyllä, matalalla asennolla ja vartalon kallistamisella voit vähentää kastumisen määrää entisestään.

Lähde: ”Chan House” (Fuji TV, lähetys 25. tammikuuta 2025)

Lopuksi ohjelmassa ehdotettiin ”kyykistymistä, noin 30 asteen kulmassa olemista ja huimalla nopeudella juoksemista”. Tämän perusteella Wada Manju juoksi.

Lähde: ”Chan House” (Fuji TV, lähetys 25. tammikuuta 2025)

Juoksun ja kävelyn ero

Kävelemällä paino nousi 150 g, juoksemalla 100 g

Eli juoksemalla kastuu vähemmän. Onpa nerokasta, että TV-kanava keksi mitata sateen määrän painonnousulla. Mahtavaa!

Kyykistymällä juostessa

50 g lisäys

Ja näin saatiin teorian mukaisesti tulos, jossa kastuttiin kaikkein vähiten.

Koomikko Wada Manjun mukaan haittapuolena on kuitenkin se, että ”se on todella uuvuttavaa”.

Kun seuraavan kerran sataa, ota tiede avuksesi ja kokeile tätä! Fysiikka antaa meille todellakin tällaisia hyödyllisiä vinkkejä arkeen. Jatkossakin tuon teille lisää ”ahaa!”-elämyksiä tarjoavia tiedeaiheita!

Kuuntele myös podcast:

Yhteydenotot ja pyynnöt

Tieteen ihmeet ja hauskuus lähemmäksi! Tässä on helppoja ja hauskoja tiedekokeita, jotka voit tehdä kotona, ja vinkkejä niiden onnistumiseen. Etsi lisää tietoa!
・Tietoa ylläpitäjä Kuwako Kenistä täältä
・Kaikki pyynnöt (kirjoitukset, luennot, tiedekokeilutunnit, TV-konsultointi/esiintymiset jne.) tänne
・Artikkelipäivitykset lähetetään X:ssä (ent. Twitter)!

Kagaku no Neta -kanavalla on kokeiluvideoita!

３月のイチオシ実験！

• 押し花を作ろう！：梅や桜の花の押し花を作ってみましょう。特別なケースに入れると、長く保存できて、しおりにもなります。

テレビ番組・科学監修等のお知らせ

• 「月曜から夜更かし」（日本テレビ）にて科学監修・出演しました。
• 2月27日放送予定「チコちゃんに叱られる」（NHK）の科学監修しました。

書籍のお知らせ

• 1/27 『見えない力と遊ぼう！電気・磁石・熱の実験』（工学社）を執筆しました。
• サクセス15 ２月号にて「浸透圧」に関する科学記事を執筆しました。
• 『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
• 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）…　高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。

講師・ショー・その他お知らせ

• 3/20（金）　日本理科教育学会オンライン全国大会2026「慣性の法則の概念形成を目指した探究的な学びの実践」について発表します。B会場 第３セッション： 学習指導・教材（中学校）③　11:20-12:20
• 7/18（土）　教員向け実験講習会「ナリカカサイエンスアカデミー」の講師をします。お会いしましょう。
• 10/10（土）　秘密兵器「帯電ガン」が炸裂！ビリビリ！ドキドキ！静電気サイエンスショー＠千葉市科学フェスタ（午後予定）
• 各種SNS　X(Twitter)／instagram／Facebook／BlueSky／Threads

Explore

• 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
• 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
• Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
• 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
• 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
• About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
• お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。