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zoom RSS 大きさの違う水鉄砲をおなじ力で押したらどちらが勢いよく水を飛ばすの?      

<<   作成日時 : 2012/10/05 10:22   >>

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画像
★科学★
問題:口絵の図をごらんください。左右にサイズの違う水鉄砲(?)があります。右側の水鉄砲は壁についています。水を押すピストン部分はつながっています。上の穴はおなじ形、おなじ大きさです。
■この仕掛けを左側から押したとします。穴から水が噴き出ます。このとき、大小どちらの水鉄砲の噴水のほうが高くなるでしょうか?
[い]左側の小さいほう
[ろ]右側の大きいほう
[は]どちらもおなじ高さになる
(答えはずっと下↓ スクロールして下さい)

























★科学★
正解:[い]左側の小さいほう
説明:左側からたとえば10kgの力で押したとします。どちらのピストンにも10kgの力が加わることになるらしい。
■ピストンが水に接している面積は異なります。小さいほうは10平方cm、大きいほうは20平方cmと仮定します。1平方cmあたりの圧力を計算してみると、
小さいほう 10kg÷10平方cm=1(kg/平方cm)
大きいほう 10kg÷20平方cm=0.5(kg/平方cm)になります。
■単位面積あたりの圧力は小さいほうが倍になります。おなじ面積で比べたときにその面積に実際にかかっている圧力が倍であれば、穴の部分にかかる圧力も倍になるはずです。中学ぐらいで習うパスカルの原理というのがありましたね。「密閉された容器内の流体は、その容器の形に関係なく、ある一点に受けた単位面積当りの圧力を、そのままの強さで流体の他のすべての部分に伝える」。
■言い出しっぺのブレーズ・パスカル氏は、1662年(寛文(かんぶん)2年)に亡くなっています。満39歳の早い死だったようです。日本でいえば江戸時代の前期、第4代家綱の治世です。おなじ年に3代将軍時代から政権を支えてきた松平信綱(のぶつな)が亡くなっています。「智恵伊豆」と呼ばれ、IQの高い人だったらしい。
■ブレーズ・パスカル氏の発見した原理は、没後3.5世紀になる今日でも経年劣化することはないようです。そのため、小さいほうから飛び出す水のほうが勢いがいいということになります。ピストンの面積の差が大きければ大きいほど、噴水の高さにも差が出てくるようです。
■まるでの余談です。男性の噴出孔から噴き出す例の粘液の高さ(飛距離)は、ピストン運動の強さ、ピストンの断面積、ピストンの硬度などとは無関係と考えられています。貯えられていた量、貯えていた場所の平滑筋と呼ばれる筋肉の収縮運動の強さが関わっているのかもしれません。
■さらにまったくの余談です。パスカル氏は、世界初の公共交通機関である乗合馬車を思いつき、パリで会社を創業したそうです。現在のすべての路線バスの先祖にあたるものらしい。創業したのは1662年。その年に亡くなってしまったので、その後の商売の隆盛は目にすることができなかったようです*3。
◆参考*1:書籍「ガリレオクイズ」初版53〜54頁、佐伯平二(へいじ)著、ISBN4-7726-0205-4合同出版
◇*2HP「精嚢 - Wikipedia」
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%B2%BE%E5%9A%A2
◇*3HP「ブレーズ・パスカル - Wikipedia」
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%96%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%82%BA%E3%83%BB%E3%83%91%E3%82%B9%E3%82%AB%E3%83%AB

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コメント(2件)

内 容 ニックネーム/日時
こういう物理の基礎みたいなものは、永遠に変わらないようですね。
アインシュタインの相対性理論が発見されたからいって、ニュートン力学は消えるわけではなく、厳然と存在しているそうで。

しかし、パスカルが、まるっきり畑違いの乗り合い馬車を考え出したとは知りませんでした。
よく明治の銀座の風景なんかで登場してますが、まさか考え出したのがパスカルとは・・・・ですね。
ねこのひげ
2012/10/06 08:51
コメントをありがとうございます。

 乗合馬車は亡くなる年にパスカルが始めたようですが、タクシーのほうは、ちょうどパスカルが生まれた年の前後にロンドンで始まり、たちまちパリにも伝えられたとのこと。

 日本で馬車が発達しなかった理由はなんでしょうかね。坂道が多いからかな。
(^^;)
ねこのひげ様<素町人
2012/10/06 09:25

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