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物理Iの気体の圧力に関する問題
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すでに詳しい説明がされていますので，基本的な流れを補足します。 (1) ピストンが受ける力をみつけます。 重力 mg 外気圧によって下に押される力 pS 内気圧によって上に押される力 p'S (2) ピストンが受ける力のつりあいを立式します。 p'S = pS + mg (3) 目的の内気圧 p' について解きます。 p' = p + mg/S
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大気圧と質量mのピストンによる圧力の和です。 何がわからないですか？ それによって、説明のポイントも変わってくるのですが。 勝手に想像していくつか書きます。 まず、圧力が単位面積あたりに働く力のことだ、というのはいいですよね？ 面積Sの円筒容器と組み合わさるピストンですから、当然投影面積はSである、と考えるのです。その面積Sに質量m物体に働く重力(つまりmg)がかかっていますので、ピストンによる圧力はmg/Sとなるわけです。 あるいは、答えはmg/S[Pa]じゃないかなぁ、という疑問があるのでしょうか。 それもある意味では正しいんですけどね。圧力計の示す値、として普段目にする圧力は、この問題で言うところのmg/Sの値です。例えば、空のタンクで、それが大気に対して解放されていれば(ふたが開いている、バルブが開いている)、圧力はゼロだ、というのがこの例です。 これはゲージ圧といって、大気圧との差のことです。工学の方では、多くの場合こっちの圧力が興味の対象になります。だって、例えば密閉容器があって、内側からどれくらいの圧力がかかると破裂するか、という場合、問題になるのは大気圧との差ですよね。 ただ、高校の物理の場合、普通問題にするのは絶対圧で、これは、完全真空を0とする圧力です。「今日の気圧は1100ｈPaです」なんていうときの圧力は、絶対圧力です。 今話題にしている問題の場合、何もしなくても大気圧Pがかかっていて、さらにピストンの重みによる圧力がかかっている、というわけ。 外していたらゴメンね。 どう外しているのか書いてくれれば、誰かがきちんと説明してくれると思います。
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回答ありがとうございます。 ＞圧力が単位面積あたりに働く力のことだ、というのはいいですよね？ すっかり忘れてました。 そうか！物体に働く力を面積で割れば圧力が求められたのか！
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