ストークス抵抗とは？
すとーくすていこう
ストークス抵抗とは、粘性流体中をゆっくり動く球形粒子に作用する流体抵抗力のことです。
ストークス抵抗（Stokes drag）は、粘性のある流体（液体や気体）の中を低速で運動する球形の粒子にかかる抵抗力を表す概念です。19世紀のイギリスの物理学者ジョージ・ガブリエル・ストークスが導出した公式（ストークスの法則）に由来します。
ストークスの法則では、球形粒子にかかる抵抗力Fは次の式で与えられます。
F = 6πηrv
ここでηは流体の粘性係数、rは球の半径、vは流体に対する球の相対速度です。この式が成立するのはレイノルズ数が非常に小さい（おおむね1以下の）「遅い流れ」の領域（ストークス流れ）に限られます。粒子が高速で運動したり、粒子のサイズが大きくなると、流体の慣性効果が無視できなくなり、ストークスの法則は成立しなくなります。
ストークス抵抗が実用的に重要となる場面は多岐にわたります。
- ミクロンサイズの粒子や気泡が液体中を沈降・浮上する速度の計算
- 遠心分離機でのタンパク質・DNA・細胞小器官の分離設計
- 大気中の微粒子（エアロゾル・花粉・PM2.5）の拡散・沈降の予測
- コロイド科学・医薬品の製剤設計
ストークス抵抗の式は単純明快でありながら、微小粒子の挙動を正確に記述できるため、物理・化学・工学・生物学にわたる幅広い分野で基礎的な計算式として使われています。
使い方・例文
「遠心分離でタンパク質の沈降速度を見積もる際、ストークス抵抗の式を用いて粒子径と沈降係数の関係を求める」というように、生化学・化学工学の計算で登場します。
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