圧力の伝わり方

一般小学生

まとめ

  • 閉じ込められた液体の一部に加えた圧力は、液体の各部に同時に同じ大きさで伝わるという性質。
  • この性質は「パスカルの原理」と呼ばれ、流体(液体や気体)において全方向に均等に圧力が伝達されることを示す。
  • 断面積の異なるピストンを組み合わせることで、小さな力を大きな力に変換して伝えることが可能になる。
圧力の伝わり方パスカルの原理流体力学油圧システム

解説

圧力とは、単位面積あたりに働く力の大きさのことです。例えば、2000gの重さがあるレンガを、面積が200平方センチメートルの面を下にして置いた場合、1平方センチメートルあたりの圧力は10gとなります。同じ重さであっても、接する面積を小さくすればするほど、そこにかかる圧力は大きくなります。

この圧力が液体や気体の中でどのように伝わるかを示したのが「パスカルの原理」です。密閉された容器の中にある液体の一部に圧力を加えると、その圧力は弱まることなく、液体のすべての部分に、あらゆる方向へ均等に伝わります。液体は固体と違って形が自由に変えられるため、加えられた力を全方向に分散させて伝えることができるのです。

コラム

パスカルの原理の最も実用的な応用例は、油圧システムです。断面積の比が1:9である2つのピストンを液体でつなぎ、小さい方のピストンに力を加えると、大きい方のピストンには面積比に応じた9倍の力が発生します。この仕組みにより、自動車のブレーキや油圧ジャッキ、パワーショベルなどの重機は、小さな操作力で巨大な重量を動かすことができるようになっています。

小学生のみなさんへ

水が入ったビニールぶくろをギュッと押すと、押したところだけでなく、ぶくろ全体がふくらもうとしますね。これは、水に加えた「圧力あつりょく」が、すべての方向に同じ強さで伝わっているからです。このルールを「パスカルの原理げんり」といいます。

このルールを使うと、小さな力でとても重いものを持ち上げることができます。たとえば、細い筒と太い筒をホースでつなぎ、中に水を入れた装置そうちを想像してみてください。細い筒を少しの力で押すだけで、太い筒の上にある重い車を持ち上げることができるのです。これは、自動車のブレーキや、工事現場で働くショベルカーなど、いろいろな機械に使われています。

ルラスタコラム

深い海の中に住む魚が、すごい水圧(水の重さによる圧力)でもつぶれないのはなぜでしょう?それは、魚の体の中からも同じ強さの圧力で押し返しているからです。外からの力と中からの力がつり合っているため、深海魚は平気で泳ぎ回ることができるんですよ。

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