水深

一般小学生

まとめ

  • 水面から特定の地点までの垂直方向距離のこと。
  • 水深が深くなるほど、その地点にかかる水圧は正比例して増大する。
  • 物体の上面と底面にかかる水圧の差が、物体を押し上げる力である「浮力」を生み出す。
水深水圧浮力流体力学

解説

水深とは、静止した水面を基準(0m)とした鉛直下向きの距離を指します。物理学的な文脈では、水深 h [m] の地点における水圧 P [Pa] は、水の密度を ρ [kg/m³]、重力加速度を g [m/s²] とすると、P = ρgh で表されます。この式から明らかなように、水圧は水深に正比例します。

具体的な計算例として、水深1cmにつき1cm²あたり1gの水圧がかかるというルールがあります。これに基づくと、水深10m(1000cm)での水圧は1cm²あたり1kgとなります。また、水中にある物体の上面よりも底面の方が水深が深いため、底面にかかる上向きの圧力の方が大きくなります。この上下の圧力差が、物体を押し上げる「浮力」の正体です。

コラム

水深が約10m深くなるごとに、水圧は約1気圧(1013hPa)ずつ上昇します。これは船舶の設計や潜水作業、あるいはダムの設計において極めて重要な要素です。また、深海生物の飼育技術など、高圧環境を維持するための特殊な技術も研究されています。

小学生のみなさんへ

水深(すいしん)とは、水の深さのことです。プールや海で、水面から下へどれくらいはなれているかを表します。

水の中では、深ければ深いほど、まわりの水が体をおしつける力(水圧すいあつ)が強くなります。水深が2倍、3倍と深くなると、水圧すいあつも同じように2倍、3倍と大きくなる「比例ひれ」という関係になっています。

また、水の底の方ほど力が強いため、物の下側から上におし上げる力が生まれます。これが、水の中で物がうく原因となる「浮力ふりょく」という力です。

ルラスタコラム

深海というとても深い場所では、ものすごい水圧がかかります。しかし、そこに住む魚たちは、体に空気が入る「うきぶくろ」を持たないなどの工夫をして、つぶされないように生活しているんですよ。

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