パスカルの原理に基づく中学校の活動

封入された流体に加えられた圧力の変化は、流体のすべての点と容器の壁に減少することなく伝達されます。 これは、ガレージでリフトカーを見る油圧ジャッキの基礎であるパスカルの原理の声明です。 圧力が中間流体を介して一方のピストンからもう一方のピストンに伝達されるため、一方のピストンに入力される比較的小さな力が、車の下の第2のピストンを上向きに駆動します。 ピストンやその他の複雑な機器を使用せずに、教室でこの圧力の伝達を示すことができます。

バルーン

気球を踏むと、圧力の上昇が気球の内側全体に広がります。 壁が薄くなり、場合によっては飛び出すことさえ、この圧力上昇の伝達を示しています。 この例は非常に単純であり、原則の微妙さを実際には伝えていません。

予防措置として、卵をビニール袋に入れます。 次に、片手で卵をつぶしてみてください。卵の周囲のできるだけ多くの部分に指を巻き付けてください。 外圧が均等に分散され、卵の中の液体が均等に押し戻されるため、卵が壊れることはありません。 これは、卵を1マイルの深海に落とすのと似ています。 内側と外側の圧力が均等に構築され、互いに反対するため、それでも1マイルは壊れません。

ボトル

はるかに劇的なのは、パスカルの原理のガラス瓶のデモンストレーションです。 ねじ式キャップ付きのガラス瓶を選択します。 ほぼ上まで水を入れます。 キャップをねじ込みます。 ボトルを教室の実験室の流しにかざします。 親指のボール(母指球筋)でキャップを叩きます。 十分な突然の力で、ボトルの底と中のすべての液体が脱落します。 製造中に底がボトルの残りの部分に結合される円形の継ぎ目は、破損が発生する場所です。 ただし、このデモンストレーションは、ゴム槌を使用した方が簡単に実行できます。

このデモンストレーションが機能する理由は、パスカルの原理により、圧力の急激な上昇がボトル全体に伝達されるためです。 力が均等に分散され、ボトルの底が押されます。 底のすぐ上の継ぎ目は、たまたまボトルの中で最も弱い「ジョイント」であるため、ボトルはそこで道を譲ります。 ボトルのキャップはボトルの底よりもはるかに小さいため、内部の液体は、液体にかかる手よりも底に大きな力を加えることに注意してください。 さらに、底は分子スケール(数原子の幅)でのみ外側に移動して、底の周りの継ぎ目を壊す必要がありますが、手ははるかに長い距離でキャップを内側に叩きます。 したがって、より短い距離ではあるが、より大きな力を受けることによって底部が脱落する。

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仕事としてのエネルギーは、力に力が加えられる距離を掛けたものであることを思い出してください。 したがって、このデモンストレーションでは、ボトルの底にかかる力によって底が非常に小さい距離だけ移動するため、エネルギーが節約されます。 整備士の車のリフトのように、ボトルのデモンストレーションは、パスカルの原理と、エネルギーを節約しながら力を拡大する際のてこの概念の両方を組み合わせたものです。

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