物理初心者です 熱力学の問題では写真のように圧力を考えるじゃないですか、これは理解出来るんですけど、

物理初心者です

熱力学の問題では写真のように圧力を考えるじゃないですか、これは理解出来るんですけど、
力学などの問題ではなんで力のつりあいに大気圧を入れないんですか？例えば机の上に物体が乗ってたら、左右は打ち消しても確実に上からは大気圧を受けてると思うのですが……

No.1 回答者： fuefuki-douji 回答日時： 2018/07/16 10:01

一般的に、物体は全方面から大気圧を受け、つり合いが取れています。

写真の場合は、底部が密封されているので、上部からの物質の重さで、圧力が生じます。

No.2 回答者： fxq11011 回答日時： 2018/07/16 10:29

大気圧も水圧も（もちろん、海や池その他）も静圧と言われ、上下左右全方向から同じ力を受けています。

上部を密閉状態にして、その部分の空気を抜けば？、容器全体が持ちあがりますね、下からの大気圧です。
PaSに当然含まれています。

No.3 ベストアンサー 回答者： masterkoto 回答日時： 2018/07/16 11:32

結論から言えば、力学の問題では、大気の影響を無視している場合が多い。

大気を考慮する場合でも大気圧から生じる浮力が小さいためではないでしょうか。

まず、画像の場合。グレーの質量ｍの物体（以下、物体と呼びます）に働く大気圧由来の力は物体上面のみ作用します。
大気圧は1cm²あたり約1kg重という大きな力なので、これを無視することは有りません。

次にこの物体を大気中に置いたり、釣る下げたりした場合を考えます。
大気圧による力を、この物体は四方八方から受けます。
物体側面に働く大気からの力は釣り合うので、考慮しなくても結果は同じ。
物体底面が受ける大気の力は、物体上面が受ける大気の力よりも少し大きい。
これは、流体が受ける重力の影響で、流体中では、より深い位置にある面の方が、流体から受ける圧力が大きいためです。
そして、上面と底面が流体から受ける力の差が浮力となります。
つまり、アルキメデスの原理

ここまでは、説明するまでもないと思いますが、空気中で物体をピッタリ床に置く場合でも浮力は生じているようです。
これは物体をピッタリ置いても、物体底面から大気が完全に排除されていない証拠です。
（仮に真空中で、物体をピッタリ床に張り付けておいてから、大気を注ぎ込むという場合は少し状況が異なるかもしれませんが、力学の問題では普通そのようなことはしないと思いますので、今回この場合については考えません。）
大気が底面を押す力と、上面を押す力が存在して互いに相殺しようとします。
ここで、アルキメデスの原理の出番です。
「流体中の物体は、その物体が押しのけている流体の重さと同じ大きさの浮力を受ける」です。
物体の大きさを無視できるという場合は、当然浮力は生じません（大気を押しのけることがないから）→大気が底面を押す力と、上面を押す力が釣り合っている証拠→大気を考慮してもしなくても結果は同じ。
また、物体の大きさが小さい場合は、物体が押しのける大気の量は少なく、そもそも大気自体あまり重量が大きくないので、浮力は小さい→大気が底面を押す力と、上面を押す力がほぼ釣り合っているみなしても構わない。
ということで、大気圧の影響を考慮しない。
以上のような場合がほとんどなのでしょうね。
もし、巨大な物体を考える場合は、大気圧の影響を考慮する場面もあるかもしれないけれど、そのような問題に出会った記憶はないなぁ（理系大学の受験で飽きるほど多回数、物理の試験を経験いしましたが・・・）
参考まで^-^

この回答へのお礼

物体が机にぴったりくっついていてもその面からも大気圧を受けているということ、
物体の大きさを考慮していないから浮力も考えないということ
がよくわかりました☺️
回答ありがとうございます！

お礼日時：2018/07/17 10:16

No.4 回答者： yhr2 回答日時： 2018/07/16 13:43

空気による「浮力」まで考えないといけない場合には「大気圧」が必要です。

でも、通常は「空気による浮力は考えない」という暗黙の了解での問題が多いですよね。

日常的あるいは「工業的」に「圧力」という場合には、「大気圧を 0 Pa」とする「ゲージ圧」を使うことが多いです。「ゲージ圧」では、常に「大気圧との差」で考えるということです。
大気圧自体が「高気圧」「低気圧」で変動しますから、「絶対圧」で管理すると「気圧」の影響を受けることになります。

宇宙にでも行かない限り「絶対圧力」（真空が 0 Pa）という条件は発生しませんが、気象では「大気圧」そのものを対象にしますから「絶対圧」（真空が 0 Pa、標準大気圧が 1013 hPa）です。

なので、現実問題として「圧力」を取り扱う場合には、「絶対圧」「ゲージ圧」のどちらを指すかを明確にしないといけません。

＞例えば机の上に物体が乗ってたら、左右は打ち消しても確実に上からは大気圧を受けてると思うのですが……

机の上の物体には、「机に接している下面」からも大気圧を受けているのですよ？
もし「密閉されて、下面には大気圧は働いていない」のなら、「吸盤」で吸い付いたようになって動きません。

No.5 回答者： runix2007 回答日時： 2018/07/17 00:36

そうだね

No.6 回答者： chiha2525 回答日時： 2018/07/17 09:59

気球の計算をするときなどはちゃんと計算しますよ。

そうでないときは、０とするとか無視するものとするとか書かれていると思います。
もし書かれていなければ、そして回答時間に余裕があれば、空気の浮力による修正項などと書いて計算すれば、まともな先生（採点者）なら、こいつ面白れーって大満点を貰えますよ♪