深さと向きを分けて水圧を調べよう

このレッスンの役割

前のレッスンで、水が底や側面を押す現象を見つけました。ここでは、水圧が深さや向きによってどう変わるかを、条件を一つずつ変える実験で確かめます。

ゴールは、変える条件・そろえる条件・観察する結果を区別し、実験結果から「深いほど大きい」「同じ深さではどの向きにも働く」と判断できることです。

知る・理解する

深さの影響を調べるには、同じ大きさの穴を上下に並べ、水位を一定にして水の飛ぶ距離を比べます。

水位が下がると穴の深さも変わります。比較している間は水を補うなどして水位をそろえます。水の飛ぶ距離は水圧そのものではありませんが、同じ条件なら水圧の大小を比べる手がかりになります。

具体例で使う

水面から5 cm、10 cm、15 cmの位置に同じ穴を開けたところ、15 cmの穴から出る水が最も遠くまで飛びました。変えたのは深さだけなので、深いほど水圧が大きいと判断できます。

次に、同じ深さで上向き・横向き・下向きにゴム膜を向けると、どの向きでも膜がへこみました。へこみ方が同程度なら、同じ深さで水圧はあらゆる向きに同じように働くと考えられます。

誤答を直して次の学びへつなげる

下の穴だけ大きくすると、水が遠くへ出た原因が深さか穴の大きさか分かりません。穴の大きさはそろえます。

水の軌道は重力で下向きに曲がります。飛んだ先の高さだけで水圧の向きを判断せず、穴から出た直後の向きを見ます。

次は、水の重さが深さによる水圧を生み、水圧が全方向に伝わる仕組みを模型で説明します。

自分で確かめよう

クイズと理解チェックは、アプリで挑戦できます。