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道草問答(7)水圧と水頭

水頭と水圧

水の持つ物理は日常に関わりながら、その意味は深く、理解しきれない部分がある。物理学理論は難しい解説が多い。その為理解し難い。水圧を理解すれば、水の姿が見えるだろうと、問答の例題を出した。

『問』図の容器に水を入れた。底に係る水圧はそれぞれ幾らか。大気圧は p0=ρgh=1000×9.8×10.13  = 99.3×10^3 [N/m^2] である。貯水量はW1=W2、W3=1.3W1とする。

『答』水頭H[m]が等しいから、どの水圧も等しい。p1=p2=p3である。

『問』容器の底に係る圧力F[N]は幾らか。

『答』それぞれ水圧と面積の積である。水量W[m^3]には無関係である。それぞれF1=p1a1[N]、 F2=p2a2[N] 、F3= p3a3[N] である。

水 その実相に水の意味を書いたが、冗長過ぎた。水量が水圧に関係ないと言う感覚的に捉えにくい意味を上の『問答』で理解できればと思う。

(2015/10/09)追記。 折角なので、真空の問題を考えて見ましょう。

『問』海底4000mの水圧[ton/㎡]はいくらでしょうか。海水の密度も深い程大きくなる。だから水圧が単純に水深に比例する訳ではないが、その密度は水圧によって圧縮されるから増加するが、それを閑却して大胆に海水密度を海水面と同じ 1[ton/㎥]として考えてみましょう。『答』水深だけからでも、4000[ton/㎡]以上になる。

『問』その海底に1[m^3^]の真空が突然出来た。どんなことが起きるか想像してみましょう。決して人が造れる真空ではありません。唯地球はいとも簡単に造るのです。『答』答えられません。数式で表現できないからです。その訳は地球が地殻変動を起こして、地表面に亀裂を生じると同じく、海底にもいとも簡単に大きな亀裂を生じる訳です。その亀裂の真空体積とその亀裂体積増加速度即ち時間微分量が海底に生じるエネルギーの強度となりましょう。だから海底真空体積と時間との関係に因って衝撃の規模が決まりましょう。だから計算で簡単には示せないと言うことです。道草問答(5)津波と真空破壊力にその関係を示した。訴えたいことは、巨大津波の原因がこの海底に生じる真空亀裂であると言うことである。この見解は専門家の解釈とは異なるようです。