水圧と大気圧が全方向に働く仕組みを説明しよう

このレッスンの役割

前の実験で、水圧は深いほど大きく、同じ深さではどの向きにも働くことを確かめました。ここでは、その結果を水や空気の重さと圧力差で説明します。

ゴールは、水圧と大気圧を別々の暗記事項にせず、「流体が周囲から押す」「内外の圧力差で物体が動く」という共通の模型で説明できることです。

知る・理解する

水中のある面には、その上にある水の重さの影響が伝わります。深い場所ほど上に積み重なる水が多いため、水圧は大きくなります。

水は形を変えられるため、圧力は下向きだけでなく、横や上を含むあらゆる向きに働きます。同じ液体の同じ深さなら、容器の形にかかわらず水圧は同じです。

空気も形を変え、地表を取り巻いています。上空まで積み重なった空気の重さによる圧力が大気圧です。大気圧も上からだけでなく、横や下からも働きます。

具体例で使う

ストローで飲み物を飲むとき、口で飲み物を上へ引き上げているわけではありません。ストロー内の空気を吸って内側の圧力を小さくすると、飲み物の表面を押す外側の大気圧が飲み物をストロー内へ押し上げます。

加熱した缶を冷やして内部の水蒸気が凝結すると、缶の内側の圧力が小さくなります。外側の大気圧の方が大きくなり、缶は外から押しつぶされます。

このように、物体の動きは片側の圧力だけでなく、反対側との差で決まります。

誤答を直して次の学びへつなげる

幅広い容器の方が水の量が多いから、同じ深さでも水圧が大きいという考えは誤りです。同じ液体なら、水面からの深さが同じ点の水圧は同じです。

「吸う力」という言葉だけでは、何が飲み物を押したかが分かりません。ストロー内の圧力が下がり、外の大気圧が押したと説明します。

次は、表・グラフや液面差から、深さと水圧、内外の圧力差を読み取ります。

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。