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