「流速が上がると圧力が下がる」理由をイメージで説明してください

質問

「流速が上がると圧力が下がる」理由をイメージで説明してください

ベルヌーイの定理についてです。
ベルヌーイの定理とは、簡単に言うと
「非圧縮性流体の流れる管の径が小さくなると、流速が上がり、圧力が下がる」
ということだと解釈しています。（定理の一側面でしかないとは思いますが）

「流速が上がり」という部分はイメージによく合います
ホースの口を絞ったら水の勢いが強くなるのと同じですよね。

しかし「圧力が下がる」の部分がイメージできません。
水の勢いが強くなったら、圧力も大きくなっている気がします。
それは「動圧」と呼ばれているそうですが、ではなぜ「静圧」は
小さくなるのか分かりません。
（「全圧が一定だから」では理由にはなっても、イメージはできません）

流速が上がる⇒しかし流量（一定時間ごとに通過する水分子の数）は一定である
⇒水分子同士の間隔が広がって圧力が下がる、というイメージも考えましたが
それだと密度も下がってしまいそうで、非圧縮性流体という前提に合いません。

エネルギー保存則があるから、とか、数式でそうなっているから、ではなく
流速が上がるとなぜ圧力が下がるのか、イメージで理解できる説明をお願い致します。

回答No.5

2222-00 · ベストアンサー

質問者の方の疑問はもっともだと思います。
（外力がない場合）圧力はもともとは流体が持っている
自重から発生しているものと考えていいと思うのですが、
動き出して速度が大きくなったからと言って、
質量が変わる訳じゃないですからね。

イメージで掴めるように、他の方が使っていない「時間」と言うパラメータを
入れてみるといかがでしょうか。
速度が入るということは当然、時間が関わってきます。

例えば、ある流体の速度が２倍になりました。
当然、単位時間あたりに通過する距離は二倍になります。
ここで、簡単に考えるために容器をイメージします。
ある流体を単位時間に支えている容器の表面積を考えると、
速度が二倍になれば、通過距離が二倍になるので、支える容器の
表面積は２倍の二乗、つまり４倍になります。
（少し強引ですが、イメージですので）
つまり速度が速くなると、同じ質量を単位時間に支える容器の面積は
速度の二乗倍になるということです。
容器の壁からすると、同じ重量を多くの面積で支えるのだから、楽になりますよね！

これで、なんとなくイメージできますかね？
つまり静圧が下がるとは流体にとって何かが変わっているのではなく、
あくまで止まっている側から相対的な視線で、流体からの影響が小さくなっている言える。
これで感覚的に理解できるのではないでしょうか。