水や空気が見えない力で押している証拠を探ろう

このレッスンの役割

前のセクションでは、固体が接触面を押す圧力を学びました。ここでは、形の決まらない水や空気も物体を押していることを、身近な現象から見つけます。

ゴールは、目に見えない水圧・大気圧の存在を現象から推論し、「どの向きに、何によって、どれくらい押されるのか」という問いを立てることです。

知る・理解する

薄いポリ袋へ手を入れて水中へ沈めると、袋が手へ押しつけられます。水が袋の外側から押している証拠です。水槽の側面に穴を開けると水が横向きに飛び出すため、水圧は下向きだけではないと分かります。

空気も同じです。水を入れたコップに厚紙を当て、押さえながら逆さにして手を離しても、条件が整えば厚紙は落ちません。外側の空気が厚紙を上向きに押しているためです。

水や空気は目で見えにくくても、物質です。重さがあり、物体の表面へ力を及ぼします。その単位面積あたりの力が、水圧や大気圧です。

具体例で使う

水の入ったペットボトルの側面に穴を開けると、水は横へ飛び出します。穴の位置で水が外向きに押しているからです。穴が下にあるほど遠くまで飛ぶなら、深いほど水圧が大きいと予想できます。

吸盤を壁へ押しつけると、吸盤と壁の間の空気が少なくなります。外側の大気圧の方が大きくなり、吸盤が壁へ押しつけられます。「吸盤が自分で壁を引く」だけでは説明できません。

誤答を直して次の学びへつなげる

「水には重さがあるから水圧は下向きだけ」と考えるのは誤りです。水は容器の底だけでなく側面も押すため、穴から横へ水が出ます。

「空気は軽くて見えないから圧力を及ぼさない」も誤りです。大気は地表から上空まで積み重なり、その重さによる圧力をあらゆる向きに及ぼします。

次は、深さだけを変える実験と向きだけを変える実験を分けて、水圧の規則性を確かめます。

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。