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No.3
- 回答日時:
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。
No.1
- 回答日時:
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〕
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