水中での力の釣合い

ビーカーに水をいれて、その水中に錘を紐をつけて
手で固定してるとします

錘の底面にはその水深の水圧が上方向に加わり
錘の上面には錘の上にある部分の水の重さが加わると思います
その差が浮力となり、浮力以上に錘が重いので
手でその分を支えてつりあっているという構図だとおもうんですが

大気圧はどのように作用するんでしょうか？
水面を大気圧が押していて、それがパスカルの原理で
すべて均等に押すので錘に対しても±０になって関係ないってことですか？
水圧のように深さによって値が変わるものではないのでしょうか？
このあたりがわからないので
詳しい方よろしくお願いします…

No.2 ベストアンサー 回答者： gohtraw 回答日時： 2009/12/14 22:28

　水面における大気圧が水を媒介として錘の全ての面に等しい大きさでかかります。

従って錘全体としては大気圧は打ち消しあうことになり、重力、浮力、手で支える力のつりあいに大気圧は登場しません。
　もし、錘を空中にぶら下げたら、錘の上向きの面にかかる大気圧と、下向きの面にかかる大気圧では後者のほうが（ごくわずかですが）大きいので錘は空気の浮力を受けることになります。

この回答への補足

ありがとうございます
つまり、パスカルの原理で錘全体に同じ力が働き
錘に対する大気圧の影響はすべての面で同じで
打ち消しあっていると考えてよろしいのでしょうか？

補足日時：2009/12/15 11:57

No.6 回答者： gohtraw 回答日時： 2009/12/17 23:14

＃２でございます。

お呼びのようで。
　空気の圧力にせよ、油の質量に起因する圧力にせよ水面に一様にかかっているわけです。その圧力がかかるのが容器の壁面の場合と水中にある物体の表面の場合を区別する理由は何もないので、パスカルの原理なのだと思います。

この回答へのお礼

ありがとうございます
私もパスカルの原理になると思ってました

お礼日時：2009/12/22 20:47

No.5 回答者： ddtddtddt 回答日時： 2009/12/17 00:32

　#3です。

＞油の重量分が水面を押すと考えればよいのでしょうか？

その通りです。つまり、

　　水面で圧力0と仮定して計算した圧力＋大気圧（深さによらず一定）＋油の重量／水面の面積（割るのは圧力ですから。また深さによらず一定）

となります。自分は静水圧の計算が出来るので、あなたの考えは正しいはずです。でもこれを、パスカルの原理と呼ぶのか？。

　#2さぁぁん～～んっ！。

この回答へのお礼

ありがとうございます
原理の定義の問題だということですね

お礼日時：2009/12/22 20:46

No.4 回答者： Zincer 回答日時： 2009/12/16 09:49

概ね解決したようですが、一言アドバイスを・・・

おそらく
・大気圧の影響は全く無い（周りの密度のみを考えれば良い）
・密度が非常に小さいため無視小（考慮する必要が無い）
の２点で悩まれているようにお見受けしますが？
（間違っていたらすみません。）
仮にビーカー内の水の上に油（密度が無視小でない液体）が有る場合に浮力に影響を及ぼすかを考えれば、ご理解の助けになるのでは？

この回答への補足

ありがとうございます
その場合はどのような影響になるのでしょうか？
油の重量分が水面を押すと考えればよいのでしょうか？

補足日時：2009/12/16 20:59

No.3 回答者： ddtddtddt 回答日時： 2009/12/15 12:58

　#1です。

　いえいえ、私こそ誤解を招きかねない回答をしてるのに気づきました。

＞＋大気圧の値が概ね一定なので、省略するだけです。（#1より）

　この「値が概ね一定」の意味は、大気圧は「水面の場所によらず」概ね一定、の意味です。水中の深さ方向に対する大気圧の影響を知りたいなら、#2さんの回答こそ適切な答えです。

＞水面における大気圧が水を媒介として錘の全ての面に等しい大きさでかかります。従って錘全体としては大気圧は打ち消しあうことになり、重力、浮力、手で支える力のつりあいに大気圧は登場しません。（#2さんより）

　で、「大気圧が水を媒介として錘の全ての面に等しい大きさで・・・」を、パスカルの原理って言うんでしたっけ？。

　［パスカルの原理］
　　水槽の水面に一様にかかる圧力は、水槽の壁面にそのまま均一に伝達される。

だったですよね？（←専門家を自称しながら、自信がない）。なので正しい気がする・・・。これで良いんですよね？、#2さん？（←これで良いのか専門家！、と自己つっこみ）。

この回答への補足

再び回答ありがとうございます
私もそこがあいまいでして…

補足日時：2009/12/16 21:00

No.1 回答者： ddtddtddt 回答日時： 2009/12/14 22:28

＞・・・その差が浮力となり、浮力以上に錘が重いので・・・

　この理解は、全く正しいと思います。で、大気圧も全く同じです。なので、

＞（大気圧も）水圧のように深さによって値が変わるものではないのでしょうか？

　その通りです。実際、高度を上げればどんどん空気は薄くなり、最後は真空（宇宙）に出るじゃないですか。自分の感覚を信じましょう。

＞水面を大気圧が押していて、それがパスカルの原理で、すべて均等に押すので錘に対しても±０になって関係ないってことですか？

　ここがわからなかったのですが、想像するに、水面（自由表面と言いますが）での圧力を、ふつう0とおく事から、そう思われたのでしょうか？。
　もしそうであれば、たんに計算上便利だから、0と仮定するだけです。現実の圧力は、もちろん0でなく、大気の底で作用する圧力を、水面は受けています。水中の圧力は、水面で圧力0と仮定して計算した圧力＋大気圧です。＋大気圧の値が概ね一定なので、省略するだけです。

この回答への補足

ありがとうございます
ビーカーに入っているので
おっしゃる外面の大気は中の水には関係ない状態ですので
大気に直接触れるビーカーの上面
つまり水面だけ大気圧が生じるということで
その大気圧の影響が知りたかったのです

その水面を押す力というのはパスカルの原理でビーカー内の水
すべてに均等にかかるので、つりあっている錘もパスカルの原理で
あらゆる面が均等に力を受けるのかと思ったんですが
私自身がパスカルの原理がイマイチ分かってませんので
水深によって水面から受ける大気圧の影響が
変わるのかわからなかったのです
私の質問の仕方があいまいですみません

補足日時：2009/12/15 11:51