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頭わるくてすみません、図のような高低差のある水タンクを作りたいのですが、それを管で繋いで水を流した場合、このように落ちますか?

普通に考えればこうなると思うのですが、細い管の水圧と下のタンクの水圧ではタンクの水圧が大きくて釣り合わず、水面の高さが同じにならないような気がするのです。

「水はこのように落ちますか?」の質問画像

質問者からの補足コメント

  • ではちょっと設定を変えますね。

    左上の細い管の水の出口を手で塞いで止めるのは簡単そうですが、同じ水位の50mプールの排水溝を手で塞いで止めろと言われたら大変そうです。

    理屈でいくと、その出口同士を接続したらピタッと水流が同じ水位で止まるわけですよね?

    おそらく、どちらの排水の勢いも同じ水位なら同じ勢いということなのでしょうけど、なんか納得いきません、、、

    「水はこのように落ちますか?」の補足画像1
      補足日時:2019/12/08 17:42

A 回答 (9件)

上図の状態だと、50mプールの排水は細管より絵のように勢いがつくということでしょうか。

そうすると、細管とプールの排水を接続した場合、細管が上から溢れるんじゃないかと思うのですが、、、

>>>そうなるといいですよね!
細管上から水があふれるなら、ただで(エネルギーを使わずに)水を高いところまで運んで落とすのと同じことになりますからね
細管から流れる落ちる水の先に水車でも持ってきて水力発電でもすれば、(無限)の電力が得られることになります
これは、エネルギーが湧き出してくることを意味します
そうなれば、エネルギー不足問題は一気に解決です
日本でも石炭火力発電はCO2が問題だの、原子力は何か起きた時に取り返しがつかないだのと議論になっていますが
この水力発電ですべて賄えることになります
しかし、現実はそうはいきません。
エネルギー保存の法則 という峻厳な宇宙法則があり勝手にエネルギーが湧き出てくることは無いのです
上図を接合で細管の水面が上がるのなら、それだけでエネルギーが湧きだしたことになってしまいまいますから
あなたの思っているようなことは起こりえないということになります。
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この回答へのお礼

、、、ですよね〜!笑。ごもっともです。

でも、細管とプールの排水の圧力が同じとはどうしても思えないんですよね。

ご回答ありがとうございました。

お礼日時:2019/12/14 17:26

ま~だグジグジ言ってのか!


基礎から勉強しろ!
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この回答へのお礼

ホント、中学校から学び直したいです笑

お礼日時:2019/12/09 14:41

#6補足


#6の現象を利用したものが、家庭用 手動 石油ポンプです
ヒーターの灯油缶(空)と、ポリタンク(満タンの)口にそれぞれポンプのパイプを差し込んで
赤い部分を数回「しゅぽしゅぽ」おしてやるとポリタンクから灯油缶への流れができ、
あとはポンプを押さなくても流れこみが続きます(ただし、灯油缶とポリタンクの液面の高さが等しくなるとこの流れは止まります。まして、灯油缶の液面の方が高い状態では、この現象はおこりません。つまり流しこむ側の液面が流れ込む側の液面より高くないといけないのです)
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この回答へのお礼

サイフォンの原理ですよね。それはわかります。

ご回答ありがとうございました。

お礼日時:2019/12/14 15:57

補足について、下図では上図のような流れの勢いは付いていないから、ピタッと同じ水位で止まるわけです


もし仮に、下図で細管の先(上部)にさらに管を付け加えて、その管口をプールの水位(水面)より下に設置するとします
そのままでは、管の水位はプールと同じですが、もし管の口を吸って水流を作ってやると、以後口を吸わなくてもプールから管へ→管口へとういう水流が出来るので、管口からの放水が続く現象が起きます。
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この回答へのお礼

上図の状態だと、50mプールの排水は細管より絵のように勢いがつくということでしょうか。そうすると、細管とプールの排水を接続した場合、細管が上から溢れるんじゃないかと思うのですが、、、

お礼日時:2019/12/14 15:57

>>表面積あたりの大気圧が同じなら



大気圧ってのは、単位面積当たりの力を言うんだよ。
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この回答へのお礼

タンクの大きな面積には大きな大気圧がかかり、管の小さな面積には小さな大気圧で、釣り合わないと思うのですが、、、

ご回答ありがとうございました。

お礼日時:2019/12/08 17:45

「ガラス管ゲージ」と言うものがあります。


「液面計」とも言います。
タンク内の液位をタンクの外に付けたガラス管で見られるようにしたものです。
タンク内の液位がそのままガラス管内の液位として確認できます。

質問のケースではどちらも液面が大気解放ですので、液面にかかる圧力は同じですね。
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この回答へのお礼

管の小さい表面積と、タンクの大きい表面積にかかる大気圧はぜんぜん違って、管の水位は上がるような気がしてしまいます。

でも以前、実際タンクの下部にホースを接続してこのように同じ水位になったので、経験則的にはわかるんですけど、、、

ご回答ありがとうございました。

お礼日時:2019/12/07 20:24

あまり細い管を使うとご心配の通りになる可能性はあります。

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この回答へのお礼

表面張力とか摩擦の関係ですかね。

ご回答ありがとうございました。

お礼日時:2019/12/07 20:20

なりますよ。

水圧は同じです。
言ってる事は圧力では無く、全圧です。面積×圧力=全圧

管の断面積をsとすれば
右タンクの水が管内水を押し上げる力=s×h×水密度+s×大気圧
管内水がタンク内水を押す力=s×h×水密度+s×大気圧

ピッタリ釣り合うでしょ?
「水はこのように落ちますか?」の回答画像2
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この回答へのお礼

表面積あたりの大気圧が同じなら、タンクの方が大気圧が大きくかかり管の水位が上がるような気がするんですが、、、

ご回答ありがとうございました。

お礼日時:2019/12/07 20:19

そうなります。



「圧力」というのは、「単位表面積当たりに働く力」なので、表面積の大小にかかわらず高さが同じなら同じです。

まあ、こんなサイトを読んでみてください。
http://www.wakariyasui.sakura.ne.jp/p/mech/pas/s …
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この回答へのお礼

水圧は深さで変わるだけなんですね。

直感的にはそうだと思うんですけど、表面積が大きく違うと水圧が違ってくるんじゃないかと思ってしまいます。プールの水深1mとストローの水深1mが同じ水圧とはちょっと不思議、、、

ご回答ありがとうございました。

お礼日時:2019/12/07 20:15

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