水中でかかる圧力の変化について質問します

特定の状況下のおける水圧、圧力について質問します。

下の図において、D地点からA地点に向かうほど圧力が減っていくと教わりました。
B地点からD地点へ向かうほど、圧力が増加していくのは、支える水の量が増えている分圧力も増加している（正しいのか分かりませんが）という解釈で何となく理解できるのですが、水面地点から細長い入れ物の中を上にいくほど圧力が減少していく理由が分かりません。
この状況下でDからAに移動していくほど、かかる圧力が減少していく仕組み、またA地点にはどのような力が働いているのか、という事を、分かりやすく教えて下さい。
よろしくお願いします。

No.9 回答者： tknakamuri 回答日時： 2023/12/01 04:34

>B地点からD地点へ向かうほど、圧力が増加していくのは、

>支える水の量が増えている分圧力も増加している
>（正しいのか分かりませんが）という解釈で何となく
>理解できるのですが、水面地点から細長い入れ物の中を
>上にいくほど圧力が減少していく理由が分かりません。

全く同じ理屈なんだけど、B-Aでは理解出来ないのは何でだろ？

BとAで圧力差がなければ当然B~Aの部分の水は落ちてきます。

No.8 回答者： e12mv2 回答日時： 2023/11/30 16:44

圧力とは言い換えれば、自分の上に乗っているものから受ける重量である。

上にいくほど上に乗っている水の量は少なくなるからその分圧力も減るのである。

じゃあなぜ横や下からも圧力を受けるのか。
横や下の水も自分と同じく上からのしかかられているからである。
そのまま受ける一方では自分も横の水も下の水も潰れてしまう。
そこで浮力という反作用でもって押し返し原型を保とうとするのである。
原型を保とうとするのだから、捌け口は上下左右になる。

No.7 回答者： yhr2 回答日時： 2023/11/30 12:20

No.6 です。

あら、失礼。図を読み違えていました。
「A」の高さは、水面の高さからは「0.7 m」ですね。

従って、#6 に書いたものは下記のように訂正します。

＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

「細長い容器」の中では、高さ方向に上がるとともに、
「B」の高さ = 1気圧 = 10 m水柱
「A」の高さ：10 m - 0.7 m = 9.3 m水柱
の圧力になります。

これで
「B」の高さの圧力
= 「A」の高さの圧力（9.3 m水柱）+ A~B間の水柱高さ 0.7 m
= 10 m 水中の圧力
ということになるのです。

＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊

No.6 回答者： yhr2 回答日時： 2023/11/30 12:15

No.2 です。

少し具体的に書けば、「大気圧」は「1気圧 = 1013 hPa」の圧力で、約 10 m の高さの水柱の圧力に相当します。その上に「10 m の高さの水の重量がある」という圧力です。
（1.0 g/cm^3 の密度の水であれば 10 m の高さ、13.5 g/cm^3 の密度の水銀であれば 76 cm (=0.76 m) の高さに相当します）

図の中の「水面」の高さ「B」がその「1気圧 = 10 m水柱」の圧力です。
「B」の高さに、大気と接している部分では「大気圧 = 1気圧 = 10 m水柱」の圧力が、「細長い容器」の中では「容器内の水柱」の「1気圧 = 10 m水柱」の圧力がかかっています。
「細長い容器」の中では、「容器内の水柱」が「10 m」に満たないときには、「B」の高さで水槽の水圧が水を「細長い容器」に押し込んでいることになり、「細長い容器」内には水が充満します。

「細長い容器」の中では、高さ方向に上がるとともに、
「B」の高さ = 1気圧 = 10 m水柱
「A」の高さ：10 m - 0.8 m = 9.2 m水柱
の圧力になります。

これで
「B」の高さの圧力
= 「A」の高さの圧力（9.2 m水柱）+ A~B間の水柱高さ 0.8 m
= 10 m 水中の圧力
ということになるのです。

ということで、「A」の高さの圧力（9.2 m水柱）は、
「大気圧に対して -0.8 m 水柱」
の圧力、つまり「大気圧よりも圧力が小さい」ということになります。
ただし、絶対真空に比べれば、まだ「9.2 m 水柱」分の圧力があります。

圧力には
・絶対真空に対する圧力（「絶対圧力」と呼びます）
と
・大気圧に対する圧力（「ゲージ圧力」と呼びます。「大気圧との差圧」です）
とがあることを認識しておきましょう。

「水道の水圧」や「自動車のタイヤの圧力」など、日常生活で使われるのは「ゲージ圧力」が多いですが、学校の物理などで扱うのは「絶対圧力」であることが多いので、混乱・誤解しないよう注意が必要です。

No.5 回答者： masterkoto 回答日時： 2023/11/30 01:12

訂正

大気最下部(水との境界面)にかかる大気圧と、高さ0.9の水柱最下部面にかかる圧力が等しいなら
に訂正いたします

No.4 回答者： masterkoto 回答日時： 2023/11/30 00:03

追加

大気圧と高さ0.9の水柱による水圧が釣り合うのなら→A地点には純粋にそれより上部にある
水の重みがかかり、これが水圧のもととなります
大気圧のほうが勝るなら
その力と釣り合うよう
管内の水はもっと高い位置まで上がって行こうとします。
しかし、管の上面に阻まれ押し返される
したがって、A地点は
より上部にある水から
その重力と押し返される力の合力がかかり
これが圧力のもととなります
→先ほどより高圧力

ちなみに、大気圧のほうが低いなら
大気の力との均衡が取れる位置まで
管内の水面は下がることになります

No.3 回答者： masterkoto 回答日時： 2023/11/29 23:35

水圧を生じる原因は

水圧を考える位置(水平面)より上に乗っかっているものから受ける力です
管内は、A→B→Cと下がるにしたがって
各位置より上にある水から受ける力も大きくなるので、一平方メートルあたりのちから
つまり圧力も大きくなります。
缶の直下でも同じ理屈で下へ行くほど水圧が高まります
また、缶の無いところでは
大気の重みによる力(水面下では加えて、水の重みによる力)がかかるので
やはり水中深く潜るほど、上に乗っかっているものから受ける力も増加し
水圧が高まります
故に、より下にあるDはより水圧が高まります
当然ながら、D地点を含む水平面では
どこも圧力が同じです

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2023/11/29 23:17

＞水面地点から細長い入れ物の中を上にいくほど圧力が減少していく理由が分かりません。

大気に接している水平面に、「1気圧」の圧力がかかっていて、
そこよりも「水柱の上」に行けば圧力が下がり、
そこよりも「水中の下」に行けば圧力が上がります。

円筒の中の水柱では、ある高さまで行けば「絶対圧力 0」になって、そこから上は「真空」になります。
（水だと 10 m の高さが必要なのでなかなかそうなりませんが、水銀だと 76 cm なので「トリチェリーの真空」として容易に観測できます）

No.1 回答者： oo14 回答日時： 2023/11/29 21:54

Ⓐ地点が10.43mだと仮定するとわかりやすいのでは？

水温は15℃で気圧は標準気圧とすると、
Ⓐ地点は真空だし、
Ⓑ地点は大気圧、©地点は-981Pa、Ⓓ地点は-1961Pa