風呂の浴槽で風呂おけを逆さまで沈めたときの状態について質問です。

質問

風呂の浴槽で、風呂おけを押さえたまま空気が出ないように逆さまで沈めたとき、なぜ水はおけ内に入り込まないんでしょうか？　

また、同じ空気の容積の閉じた箱を沈めた場合、受ける力は変わるのでしょうか？

初歩の水力学を学んでるなかふと疑問に思いました。

回答No.3

sanori · ベストアンサー

こんばんは。

空気は、周囲のものから圧迫されると、それに反発して圧力が高くなります。
自転車の空気を入れるとき、最後のほうになってくると、一所懸命ポンプをこがないといけなくなりますよ？
それと同じです。

そして、また、
水は水で、空気を上方向に押します。（これも圧力です）

そして、両者の圧力が引き分けになる地点が、おけの中での水位になります。
Ｎｏ．１様のご回答にある「わずかに入り込んでいます」というのは、引き分けの高さまで水位が上がるということを意味します。

＞＞＞また、同じ空気の容積の閉じた箱を沈めた場合、受ける力は変わるのでしょうか？

変わる場合があります。
たとえば、試験管のように細長い容器や箱の場合は、空気層の上下方向の長さが長くなります。
これは、長くてゆるいバネに相当します。

なお、
水の圧力は深ければ深いほど強くなるので、おけを深く沈めるほど、受ける力は大きくなります。

以上、ご参考になりましたら幸いです。

お礼

引き分けの地点
なるほどです。
ありがとうございます。

回答No.2

okormazd

>なぜ水はおけ内に入り込まないんでしょうか？
桶の中に空気があるからです。
空気がほかにいけないからです。
空気が水にほとんど溶けないからです。
空気の体積を大きく縮めるほどの圧力がないからです。

お礼

ありがとうございます。

回答No.1

yokkun831

>なぜ水はおけ内に入り込まないんでしょうか？
わずかに入り込んでいます。ただし，深さ10ｍの水中でようやく大気圧に等しい水圧の増加になり，そのとき空気の体積はおよそ半分になります（ボイルの法則）。したがって１ｍにも満たない風呂の浴槽に沈めても，空気の体積減少はごくわずかなのです。

密閉した箱に空気を入れて沈めた場合，中の大気圧はほぼ１気圧ですが，１０ｍ沈めると水圧は大気圧の２倍になりますので，よほど丈夫な箱でないとつぶれてしまうでしょう。

お礼

よく分かりました。ありがとうございます。