この実験について
深い位置にある圧力プローブほど、その上にある液体の重さを多く支えます。タンク内で圧力プローブを沈め、密度の異なる液体を比較して、ゲージ圧と絶対圧を区別しましょう。液面の圧力を変えると、すべての絶対圧の測定値が同じだけ変化しますが、深さによる圧力勾配は変わりません。
学習目標
- 他の変数を一定に保ちながら、深さがゲージ圧にどのように影響するかを調べます。
- グラフと数値の読み取り値を使って、予測を検証しましょう。
- 物理的な前提と、このモデルが適用できなくなる状況を説明しましょう。
使い方
- 1密度を1000 kg/m³、深さを3 mに設定します。ゲージ圧が29.43 kPaであることを確認します。
- 2曲線を保存し、密度を1200 kg/m³に上げて、傾きを比較します。
- 3深さを一定に保ち、表面圧力を変えます。どの測定値が変化しますか？
- 4プローブを液面まで上げます。ゲージ圧はゼロなのに、絶対圧がゼロではない理由を説明してください。
モデル
前提条件
- 液体は静止しており、密度は一様で、圧縮できません。重力加速度は9.81 m/s²です。
- 深さは液面から垂直に測ります。タンクの幅や液体の体積は、圧力の式には関係しません。
授業で試してみましょう
- Q1タンクの幅が広くても、同じ深さでは圧力が同じなのはなぜですか？
- Q2水深が何mのとき、ゲージ圧は約98.1 kPaになりますか？
よくある質問
圧力は下向きにだけ作用しますか？
いいえ。静止流体の圧力はあらゆる方向に作用します。プローブは、その深さにおける局所的な圧力を示します。
ゲージ圧と絶対圧が異なるのはなぜですか？
ゲージ圧は液面の圧力を差し引いた圧力です。絶対圧はその液面の圧力を含みます。