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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:水中で物体の側面にかかる圧力)

水中物体の圧力とは?

このQ&Aのポイント
  • 薄鋼板で製作した中空密閉構造の立方体を水中に沈めると、立方体の側面にかかる力(圧力)を求める方法を教えてください。
  • 水中にいるとき、物体の側面には水圧がかかりますが、その力を求めるためにはどうすればよいでしょうか?
  • また、人間の体にかかる気圧についても教えてください。体の内部からも同じ圧力で押し返されているのでしょうか?

質問者が選んだベストアンサー

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noname#230359
noname#230359
回答No.4

(基本概念)水の比重は1ですので、1cm立法の水の重さは1g。したがって水面下1m(100cm)では、1cm平方当たり(1gx100cm=100g=0.1kg)の水の重さが圧し掛かります。これが水圧(kgf/cm2)です。水圧は同じ深さなら、側面、上面、下面全て同じ水圧です。一辺dcmの立方体であれば上面・下面にdcmの深さの差が生じますので、その水圧の差はd(g/cm2)になります。これにdcm2をかければ浮力です。側面の水圧は上下方向に働きませんので浮力に無関係です(圧力は面に対し垂直に働きます)。 (一般式)側面位置任意の水圧:P=h+a(g/cm2)、hは立方体上面までの水深(cm)、a(cm)上面からの側面を下った距離(0~d)。 側面への圧力;F=(h+d/2)xdxd(g)

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その他の回答 (8)

noname#230359
noname#230359
回答No.9

(追記のご質問について) ニュートン力学の基本で反作用の定理があります。作用した力は相手から同じ力で押し返されるに該当します。1kgf/cm2の気圧を実感する方法として、鼻と口を塞いだ状態で、胸とお腹を同時に膨らまそうとしてみてください。気圧に押され不可能です。

noname#230358
質問者

お礼

flowertec様 度々のご回答ありがとうございます。 すいません。 胸とお腹を同時に膨らまそうとする こと自体ができないんですけど・・・(^^;; レントゲン前に空気をたくさん吸う要領でいいのですか? それなら口と鼻をふさいでいると無理ですね。

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noname#230359
noname#230359
回答No.8

途中から失礼致します。 >この圧力は人間の体にもかかっていると思いますが、感じとる ことができません。 高速エレーベータに乗って展望台に移動したり、 飛行機で離着陸するときに、 鼓膜がツーンとするのがこの気圧差です。 >同じ深さなら、側面、上面、下面全て同じ水圧というのは知り ませんでした。 水圧を受けるところが点と考えればわかりやすくありませんか? 上面、下面、側面と考えると、 明らかに水深が同じとは考え辛いですね。 点と考えれば面に悩まずにすむと思うのですが… >これは体の内部からも同じ圧力で押し返しているからでしょうか? http://www.medic.ne.jp/Student/Lecture/981030kankyo/sld018.htm を参考までに…

noname#230358
質問者

お礼

JJUJ様 ご回答ありがとうございます。 追記欄に記載していただいたサイトはじっくりと拝見 したいと思います。

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noname#230359
noname#230359
回答No.7

>地表上はおおよそ1kg/cm2の気圧があると思います。 この圧力は人間の体にもかかっていると思いますが、感じとる ことができません。 これは体の内部からも同じ圧力で押し返しているからでしょうか? それとも・・・??? 高山病や潜水病を考えましょう。人は1気圧の環境下に育つように 進化してきたとでも考えましょうね。USAの大リーグの高所にある 野球場はホームランがよくでると言われていますが。

noname#230358
質問者

お礼

m-sudo様 度々のご回答ありがとうございます。 ようは「慣れ」の問題というところでしょうか(^^;; 高所でホームランが出やすいのは、高い所は気圧が低い ためボールにかかる圧力(抵抗力)が低くなるからですね。

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noname#230359
noname#230359
回答No.6

いろんな考え方がでていますね。単に結論を得るなら flowertecさんの式でよいはずです。(念のため) 尚、単位の取り扱いには注意しましょう。

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noname#230359
noname#230359
回答No.5

flowertecさんの途中計算を書込みいたします。 アルキメデスの定理より 水面下での圧力は(水の比重1) F=Hとなります。 これをhからh+dの範囲で積分します。(幅1、深さdの圧力を求めるため) ∫HdH=[H^2/2]・・・・ (d~h+d)     =1/2{(d+h)^2-d^2}=1/2(2hd+d^2) よって hd+d^2/2が得られ これに幅dをかけると hd^2+d^3/2=(h+d/2)×d^2   が答えとなります。     間違えていました。 hからh+dの範囲です。 ∫HdH=[H^2/2]・・・・ (h~h+d)     =1/2{(h+d)^2-h^2}=1/2(2hd+d^2) 申し訳ありません。

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noname#230359
noname#230359
回答No.3

上のほうと下のほうでは水深が違うので圧力も違うのでは?

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noname#230359
noname#230359
回答No.2

下記URLご参考に http://wwweng.cs.shinshu-u.ac.jp/CIVIL/ARCH/matsumoto/kougiSuiri102.pdf 応用(適用の)方法はメール頂ければ考慮します(無償)。 その場合、具体的条件を御記載ください。

参考URL:
http://wwweng.cs.shinshu-u.ac.jp/CIVIL/ARCH/matsumoto/kougiSuiri102.pdf
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noname#230359
noname#230359
回答No.1

立方体の中心が水面下h(m)として,立方体の一つの側面に作用する力Fは,次の計算式になります。    F=d^2・h/10.33 dの単位はcm,Fの単位はkgです。 まず,謝罪からです。 F=d^2・h/10.33ではなく, F=d^2・h/10の誤りでした。 水中では,同じ深さであれば,上でも下でも横でも斜めでも同じ圧力が作用します。 例えば,球形のゴムボールであれば,偏平に変形するのではなく,球形を保ったまま小さくなります。 10の根拠は,次のURLの回答(3)を参照してください。 http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?tid=40275&event=QE0004

noname#230358
質問者

お礼

早々のご回答、本当にありがとうございます。 教科書等で探していましたが、浮力とか水面に垂直 方向の圧力のことばかりで、側面にかかる力のこと を見つけることができないでおりました。 ぶしつけながらもう少しご教示ください。 10.33の出所は何でしょうか??

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