一般小学生
まとめ
- 物体が他の物体や地面と接して力を及ぼし合う際、その力が加わっている面の広さを指します。
- 同じ大きさの力がはたらく場合、面積が小さいほど単位面積あたりの力(圧力)は大きくなり、面積が大きいほど圧力は小さくなります。
- 物理学においては、圧力を算出するための分母として定義され、力の分散度合いを決定する重要な要素です。
解説
力がはたらく面積は、圧力の大きさを決める決定的な要因です。例えば、2000gの重さがあるレンガを、面積が200cm²の広い面を下にして置いた場合、1cm²あたりにかかる力は 2000 ÷ 200 = 10g となります。しかし、同じレンガを向きを変えて、より狭い面積で支えるように置くと、1cm²あたりの力は劇的に増加します。
この原理は、力が一定であれば「面積」と「圧力」が反比例の関係にあることを示しています。私たちが雪の上を歩く際、普通の靴では沈んでしまいますが、面積の広い「かんじき」を履くと沈まなくなるのは、体重という一定の力を広い面積に分散させることで、地面にかかる圧力を小さくしているためです。
小学生のみなさんへ
同じ重さのものでも、地面につく面積(広さ)が変わると、地面をおす力が変わります。たとえば、2000グラムの重いレンガを地面に置くときを考えてみましょう。広い面を下にして置くと、重さが広い場所に広がるので、1つの場所にかかる力は小さくなります。
反対に、レンガを立ててせまい面を下にして置くと、同じ2000グラムの重さがせまい場所にギュッと集まります。すると、地面をおす力はとても強くなります。このように、力がはたらく面積が小さければ小さいほど、物を突きぬけたり、おしつぶしたりする圧力が強くなるのです。
ルラスタコラム
砂ばくに住むラクダの足がとても大きいのはなぜでしょう?それは、足のうらの面積を広くすることで、自分の体重が砂に深く沈まないように工夫されているからです。雪の上を歩く「かんじき」やスキー板も、同じ仕組みでできていますよ!
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