マリオットのびん

ストローでできる水圧マジック(No.59)

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ストローでできる水圧マジック ストローでできる水圧マジック

実験監修:名古屋市科学館学芸員 佐伯平二 
※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

どうしてなのかな?

水を満たした容器に穴をあけると、水が勢いよく飛び出します。最初は勢いがありますが、水の量が減って水圧が小さくなるにつれて勢いは弱まります。これがふつうですね。
でも、水の勢いを一定にする方法があります。容器を密閉するふたに細く長いパイプを通すのです。
これだけで、穴から飛び出す水の勢いは容器の中の水面がパイプの下端に達するまで一定になります。

そうかなるほど!

このしくみは、フランスの物理学者マリオットが考案したことから「マリオットのびん」と呼ばれています。では、なぜ水の勢いが一定になるのでしょうか。
パイプの中の大気圧はパイプの上端でも下端でも同じです。そして、パイプの下端から水面までの水の圧力と容器の中の空気の圧力(大気圧より低い)を加えた圧力は、大気圧と同じになります。つまり、水を押し出す力として働く水圧は、水中のパイプの下端から穴までの高さの水圧分ということになるのです(図参照)。このため、容器の中の水面がパイプの下端の位置に下がるまで、水は一定の水圧で押し出されるのです。
パイプの下端の位置を浅くしたり深くしたり、穴の位置の下まで差し込んだりした場合、水はどうなるのでしょうね。試してみてください。

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