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1日目

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2 学年 物理 「圧力と浮力」
日付 1
流体力学入門
流体:[ ]
質点力学:[ ]
流体力学:[ ]
1.1
密度
ρ=
1.2
圧力
P =
73
2
静止した流体による圧力( )
気圧:上空に行くにしたがって,[ ]
水圧:深く潜るにしたがって,[ ]
静水圧は,高度または深度の関数で表すことができる.
74
静止している流体中のある点における圧力は,
例題
14-1
縦 6.0 [m],横 5.0 [m],高さ 2.5 [m] の部屋がある.空気の圧力が 1.01×105 [N/m2 ] であ
るとき,この部屋の空気の質量はいくらか.また,この部屋の床に働いている大気による
力の大きさはいくらか.ここで,空気の密度 ρ を 1.21 [kg/m3 ] とする.
例題
14-2
以下の問いに答えよ.
(1)深さ 1000 [m] における海中の圧力 P を求めよ.ここで,海水の密度は 1.024×103 [kg/m3 ],
海面における圧力は P0 = 1.01 ×105 [Pa],重力加速度の大きさは g = 9.8 [m/s2 ] とする.
(2)(1)の深さにおいて,直径 30 [cm] の潜水艦の丸窓に外側からかかる全べての力
を求めよ.
75
3
パスカルの原理
密閉した容器の中に密度 ρ の非圧縮流体が静止している.ある一点の圧力を ∆p だけ大
きくすると,液体内のすべての点における圧力は同じく ∆p 大きくなる.
3.1
油圧式てこ
76
4
アルキメデスの原理
77
例題
14-3
半径 1.0 [cm] と半径 10 [cm] からなる油圧ポンプがある.いま,半径 10 [cm] の方には
1000 [kg] の物体が載っている.この物体を持ち上げるためには,半径 1.0 [cm] の方に何
[kg] の物体を載せればよいか求めよ.
例題
14-4
立方体の物質Aと,球形の物質Bがある.物質AとBの体積は等しいが,物体Bの方が
重い.水に沈めたときの浮力はどちらが大きいか.
例題
14-5
表面積 A で,高さ L,密度 ρ の直方体が密度 ρf の液体に浮かんでいる.直方体は何 [cm]
沈んでいるか求めよ.
例題
14-6
ダイビングの初心者がプールで練習をしている.深さ 2.0 [m] の場所でボンベから空気
を吸い込んだ後,ボンベを外して水面まで上昇した.彼は浮上するまでのあいだ息を吐き
出さなかった.この場合,外圧と肺の中の圧力との差はいくつになるか.ここで,水の密
度を 998 [kg/m3 ],重力加速度の大きさを 9.8 [m/s2 ] とする.
78
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