円筒形容器を使った水圧測定実験の方法
ケン博士
サイエンストレーナーの桑子研です。このサイトで科学を一緒に楽しみましょう。
水槽と円筒容器を使った水圧実験を行いました。装置はこのような感じです。
おもりは35g１個、70g３個で行いました。おもりを乗せたまま容器を持ち上げていくと、あるところで、蓋が外れてパカッとしたに落ちます。
この落ちたところで、その深さの水圧がわかります。
どのような仕組みなのでしょうか。
蓋が落ちる前の力のバランスを考えると、
水圧による力＝重力＋円盤を押す力
となってます。また落ちる瞬間の力の大きさを考えてみると、水圧による力と重力がつり合うということがわかります。
このときの力のバランスを考えると、
水圧による力＝重力
となるので、水圧による力を測るためには、重力を計れば良いということになります。また水圧による力がわかれば、それを円盤の面積で割ることによって、その時の圧力を求めることができます。
実際にデータを測定すると次のようになります。なお円筒形の直径が6.6cmくらいなので、半径は3.3cmとなります。そこから定面積は計算します。
これをグラフにすると、次のようになります。
1cmあたり100Paずつ増えている様子がわかりますね。普通グラフは、変えたものをｘ軸に、測定したものをy軸に書きますが、この場合は深さを横軸にとった方がわかりやすいグラフになるのでしょうか。ちょっと気になっているところです。
水圧測定実験の説明用の絵はこちらです。適宜編集して使えます。
https://docs.google.com/presentation/d/1vsh61CrX3WAqJVoZhEtZn1Lxb6MNbDVbE_9rR8jnYEo/edit?usp=sharing
