物理の問題を解いてください。水深10mにおける水圧Pは何(Pa)か。水の密度をp＝1000(Kg

物理の問題を解いてください。

水深10mにおける水圧Pは何(Pa)か。水の密度をp＝1000(Kg/m^3)、重力加速度をg＝9.8(m/s^2)として求めよ。

No.3 回答者： yhr2 回答日時： 2015/07/08 17:09

ここでは、大気圧を基準に、水によっていくら圧力が増えるかを求めます。

　圧力とは何かわかりますか？
　その上に乗った、水や大気の重さが、単位面積あたりどれだけの力を及ぼすか、という量です。
（「重さ=質量」と地球上の「重力」は区別して考える必要があります。「質量」は、地球上では重力を発生しますが、宇宙空間では力を発生しませんから。）

　ここでは、「水深10m」なので、底辺1m^2（1m四方）の上に乗った高さ10mの「直方体の水」を考えます。
　この直方体の水の質量は、

　　　1m^2 × 10ｍ × 1000(kg/m^3) = 10000 (kg)

　この水が底辺を押す重力は、

　　　 10000 (kg) × 9.8(m/s^2) = 9.8 × 10^4 (N)　　　（１）

です。これが、「重さ」を「力」に変換したものです。

　圧力の単位「パスカル（Pa）」は、「1m^2 の面積に 1ニュートン（N）の力が働くときの圧力」ですから、（１）より、この重力による圧力は、「1m^2 の面積に 9.8 × 10^4 (N)の力が働く圧力」つまり

　　　 9.8 × 10^4 (Pa)
　　= 98000 (Pa)
　　= 980 (hPa)
　　= 98 (kPa)　　　（２）

ということになります。（単位は、どれを使うかはご自由に。物理では「98 (kPa)」でしょうか）


　最初に書いたように、これは「水」だけによる圧力で、本当は水のさらに上に「１気圧=1013hPa（ヘクトパスカル）」の大気圧がかかっています（そのときの気圧によって若干変わります）。従って、正しくは、（２）の値に大気圧を加えた圧力になります。（有効数字を kPa １桁目までとして、98 (kPa) + 101 (kPa) = 199 (kPa) )

　ちなみに、（２）の「980(hPa)」と「１気圧=1013hPa」はほぼ同じですね。つまり、大気圧とは、約10mの水深に相当する圧力なのです。

　「１気圧=1013hPa」は、よく天気予報の「高気圧」「低気圧」のところで出てきますね。

この回答へのお礼

ありがとうございます！

お礼日時：2015/07/09 19:43

No.2 回答者： uen_sap 回答日時： 2015/07/08 16:26

水中での絶対圧のことを問われているように感じる。

とすると、
水で100000Pa +大気圧 100000Paですので合計　200000Pa（有効数字二桁）

No.1 回答者： Saturn5 回答日時： 2015/07/08 15:23

底面積１〔m＾２〕の上にある水は１×１０＝１０〔ｍ＾３〕

水の質量＝１０００×１０＝１．０×１０＾４〔ｋｇ〕
水の重力＝１．０×１０＾４×９．８＝９．８×１０＾４〔Ｎ〕
断面積は１〔Ｍ＾２〕なので、９．８×１０＾４〔Ｐａ〕

これに大気圧　１．０１×１０＾５〔Ｐａ〕が加わるから。
９．８×１０＾４＋１．０１×１０＾５＝１．９９×１０＾５〔Ｐａ〕