パスカルの原理

人が乗ると水はどこまで上がる?(No.250)

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人が乗ると水はどこまで上がる? 人が乗ると水はどこまで上がる?

実験監修:教育学博士 滝川洋二 
※監修者の役職は掲載当時のものです。
企画制作: 日本ガイシ株式会社

実験の説明

なんでだろう?

水を入れた袋に人が乗ると、袋につながった管の水はどうなるでしょう。

そうなんだ!

正解は、②の「顔くらいまで上がる」です。なぜ管の水がその高さで止まるのかは、パスカルの原理で説明することができます。液体や気体を容器に閉じ込めて一部分に力をかけると、容器のどの部分にも同じように力がかかるという法則です。つまり、同じ面積あたりにかかる力は等しく、受ける力は面積に比例します。この実験で使う袋に水を入れて板を乗せると、袋と板が接する面積は約400平方センチメートル。一方、袋につながっている管の断面積は約0.2平方センチメートルなので、管の口の断面にかかる力は板の約1/2000です。その力と同じ力で外から押してやると、力が釣り合って水は動きません。
体重40kgの人なら、管に約1m水が入ると水の重さで力が釣り合います。このとき、水の高さは体重に比例しますが、管の太さには関係しません。管が細いと小さな力で釣り合い、管が太いと水量が多くなるからです。

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