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セルフ塾は閉めましたが、そのままの名前でブログを続けます。独学,独習。教わるより,学ぶを重視。 セルフラーニングの方法,英語,数学などの情報を発信するつもりです。

中学生のための「水圧」
今度の教科書改訂で、「浮力」が復活しました。

 中学生のために、その「浮力」について説明しますが、その前に、水圧についての説明を先にします。水圧によって浮力がおこるからです。

 力の単位がN(ニュートン)になりました。水圧、浮力に限っていえば、ニュートンになって、めんどうになってしまいました。
 でも、現在の中学生は「ニュートン」で理解しなければいけないので、それで説明します。

 水圧の話に入る前に、次のことを確認しましょう。

○  水の密度は1.00g/cm³
○ 1N=約100g
○ 1m²あたりの面を垂直におす力を圧力という。
○ 1Pa(パスカル) = 1N/m²
○ 1hPa(ヘクトパスカル)=100Pa
○ 圧力×力を受ける面積=力の大きさ
  よって、圧力=力の大きさ÷力を受ける面積
○ 1m³=1000000cm³

 以上は十分に理解しているものとして説明します。いいですね。
 では、始めます。

水の密度は1.00g/cm³で、
1m³=1000000cm³ です。
だから、水1m³ の質量は1000000g。

1N=約100gなので、
1000000g=約10000N です。

つまり、水1m³ の重さは約10000Nです。

だから、水3m³ の重さは約30000N
底面積4m²、深さ2mの柱体の水の重さは約80000N
体積=底面積×高さ で、 4×2=8m³  ですね。

ここまでいいですね。次は圧力です。
底面積4m²、深さ2mの柱体の水の4m²の底面での圧力を求めてみます。
底面積4m²、深さ2mの柱体の水の重さは約80000N
圧力=力の大きさ÷力を受ける面積 だから
 80000N÷4m²=20000N/m²
  =20000Pa=200hPa

 体積を求めるために、底面積をかけ、
圧力を求めるために、底面積で割っていますね。
 つまり、柱体の水圧(hPa)は、底面積には関係なく、深さと100の積だということが分かります。

証明してみます。

 なお、水の圧力を、特に水圧といいます。

底面積がS、深さがdの水があります。
suiatu.jpg


水の重さ(N)は体積×10000なので、Sとdを用いると
水の重さ=S×d×10000=10000Sd
圧力=力の大きさ÷力を受ける面積 だから
  水圧(Pa)=10000Sd÷S(Pa)
 (Sで約分すると)
=10000d(Pa)
(hPaにすると)
  =100d(hPa)

 よって、
 水圧(hPa)=水の深さ(m)×100
です。

 だから、
 水面から8mの深さならば、底の水の圧力は800hPa
 水面から13mの深さならば、底の水の圧力は1300hPa
 です。


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