水圧は水深に比例?水の重さと面積から水による圧力の公式を導出する

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みみずく先生のプロ家庭教師&ライター奮闘記

中学理科の第1分野において、中学1年生は「圧力」を学習します。

圧力とは、ある面を垂直におす単位面積あたりの力の大きさです。「単位面積」の「単位」は「1」を表します。中学理科では、1m2あたりの力の大きさ(単位:N=ニュートン)を「圧力」(単位:Pa=パスカル)として扱います。

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圧力の公式

1m2あたりの力の大きさである「圧力」を表す公式は次の通りです。

圧力(Pa)=面を垂直に押す力(N)÷力がはたらく面積(m2

“Pa(パスカル)”は“N/m2(ニュートン毎平方メートル)”の言い換えです。“N/m2=N÷m2”なので、“Pa=N/m2”の関係さえ覚えておけば、上記の公式をわざわざ暗記する必要はありません。単位を見ればどういう計算をすればいいかが分かるからです(単位の詳しい話は別記事に譲ります)。

ハイヒールの踵で踏まれると痛い理由

圧力の考え方を用いると、日常生活の疑問が解消します。

たとえば、体重50kgの女性に足を踏まれるとします。彼女がスニーカーを履いている場合とハイヒールを履いている場合、踏まれて痛いのはどちらですか?

踏まれることに悦びを感じるご趣味(?)の人なら分かるはずです。というか、スニーカーで踏まれるよりもハイヒールで踏まれる方が痛いことくらい、誰でも分かりますね(笑)。

痛みの原因は、先の尖ったハイヒールの踵が食い込むためです。この食い込み具合を圧力として数値化します。

同じ重さ(力)でも、その重さ(力)がはたらく面積が小さいほど、圧力が大きくなるのです。

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