ホワイト企業と就職活動

ホワイト企業は労働法を遵守する

圧力と水圧の話

スポンサーリンク

圧力と水圧の話


圧力(pressure)とは

圧力とは、単位体積あたりの面を垂直に押す力のこと。

SI単位は〔Pa〕
量記号はp

圧力=力÷面積

p〔Pa〕=F〔N〕÷S〔m2


圧力は二つの物体の接触面、
または物体の内部に面を考えたとき、その面に垂直な両側から押し合う単位体積あたりの力です。

なお、気体や液体中におけるある点の圧力は、どんな方向に面を想定しても同じです。

面積をS〔m2〕、力の大きさをF〔N〕とすると、圧力p〔Pa〕は下式で表されます。

p = F / S
( 圧力 = 力 ÷ 面積 )

F = p ・ S
( 力 = 圧力 × 面積 )

パスカル〔Pa〕とは

パスカル(Pa)とは、国際単位系(SI)における圧力の単位のこと。

1m2あたり1Nの力が働くときの圧力が1Paだと決められています。

1〔Pa〕
=1〔N・m-2
=1〔kg・m-1・s-2

1bar=105Pa


水深と水圧(fluid pressure)とは

水面から深さh〔m〕の点の圧力p〔Pa〕は下式で表されます。

なお、地球上で開放水面をもつ水の水圧の値は、大気圧(海面で1気圧)が加えられたものになります。

p = ρgh + p0

ρ :水の密度〔kg/m3
g :重力加速度〔m/s2
h :物体と水面の距離(深さ)〔m〕
:大気圧 〔Pa〕

水圧の計算式を導くための解説

まず、水面下に断面積 S〔m2〕、 高さ h〔m〕 の水柱があると仮定します。

すると、この水柱に働く重力の大きさは、ρ・g・h・Sとなります(↓)。

水柱の上面が大気圧から受ける力の大きさはp0・S〔N〕(↓) です。

水柱の下面が受ける力の大きさははp・S〔N〕(↑)なので、水柱に働く力のつり合いにより、下式が成立します。

p・ = ρgh + p0

上式からSを消去すると、下式が導かれます。

p = ρhg + p0