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サブテーマ(解説) 水圧と気圧

圧力

単位面積あたりの受ける力を圧力Pressureと呼びます。

圧力(kg重/cm) = うける力(kg重)/面積(cm) 
P=F/S

1kg、底面積1cmの箱が机の上に置いてあれば、机は1kg重÷1cm=1(kg重/cm)の圧力をうけていることになります。

水圧
 水圧とは水中にあるものが水からうける圧力(水の重みの力)です。

水圧の実験
 穴のあいたペットボトルに水を入れると、図のように、下の穴ほど勢いよく水が出ます。この実験から2つの大切なことが分かります。
1)水圧は深いところほど大きい
 ある場所での水圧は、その頭上にある水の重みの力です。従って深いところほど水圧は大きくなります。
2)水圧はあらゆる方向に作用する
 写真ではボトルの側面(水平方向)が力をうけていることが分かります。水圧は水の重み(重力)の力ですが、下方向だけでなく、上下左右あらゆる方向からうけます。
鋼鉄球も破壊する水圧
左奥の水面は、高圧実験水槽の入り口。地球にはない水深15km相当以上の高圧を作り出すことができます。手前の穴のあいた球は、高圧により破壊した金属の球殻。
海洋科学技術センターJAMSTEC、1999年
水圧でつぶれたカップヌードル
 同じ水圧実験をカップヌードル容器(左)で行ったものです。深海底1万mに相当する水圧のもとでは、写真(右)のように、容器が縮んでしまいました。あらゆる方向から均等に圧力をうけて縮んだことが分かります。
海洋科学技術センター見学時に頂戴したサンプル
しんかい6500
有人潜水艇としては、世界1の潜行深度を誇る「しんかい6500」の実物大モデル。厚さ7cmのチタン合金の耐圧殻により、6500mまで潜行可能。
海洋科学技術センターJAMSTEC、1999年
潜行する「しんかい6500」
1990年の初潜行以来、日本付近の海溝や大洋中央海嶺などで、次々と新しい発見をしています。
海洋科学技術センター・パンフレットより


気圧
 気圧も水圧と同じように考えます。私たちは「大気という海」の底に暮らしていると考えると良いでしょう。大気の底、すなわち標高0mでの平均気圧は1.033kg重/cmです。これを1気圧(atm)、1013hPaとも言います。深いところほど水圧は大きくなるのと同じ理由で、高い(浅い)ところほど気圧は小さくなります。高度が5km上がるごとに、気圧は約半分になります。

気圧計いろいろ
奥は自動記録計付きアネロイド型、右手前は一般的なアネロイド型、左手前はアウトドア用腕時計型マルチセンサー
高所の気圧
 写真は標高4095m(ボルネオ島キナバル山頂)で気圧を計った様子。627hPaは平地の約6割。ここでは大気の重みが平地の約半分、大気の濃さも約半分と言うこと。

実習 浮沈子で遊ぼう