講座名：物理学 7/7 流体力学 静水圧 • • • • 大気圧P0 断面積S 深さhでの圧力P 水の密度ρ P0 S h 力のつり合いは 大気圧 円柱部の重力 上向きの力 SP0 Shg SP P gh P0 ρgh：水圧 P P：絶対圧 1 圧力を測る P1 P2 マノメーターの原理 基準圧力P1に対するP2の 圧力差を測る P2 P1 gh（ゲージ圧） h Ｕ字管 ゲージ圧+大気圧＝絶対圧 医療現場ではmmHgが慣例 水銀，油など 圧力を利用する • 点滴装置 静脈圧10～14mmHg 薬液の密度ρ=１g/cm3とすると 10×13.6～14×13.6=136～190.4mmH2O つまりH=20cmで逆流を防ぐ • 実際には粘性抵抗を考慮して H=50cm程度とする。 P=500mmH2O=500/13.6mmHg=36.8mmHg • Bのようにたるませる理由 薬液がなくなったときの空気の侵入を防ぐ 不純物を留めて、混入を防ぐ 2 浮力 f 物体 Vg 流体の密度 流体の密度 ρ ρ 同じ体積の流体の質量 同じ体積の流体の質量 m= m=ρ ρVV したがって したがって 浮力は 浮力は f=mg= f=mg=ρ ρVg Vg 流体 密度：ρ 密度：σ 体積：V M W V F Vg 物体に働く合力 W Mg mg Vg 重さが M Vg m Vg Vg V となったように感じる 物体の密度 物体の密度 σ σ、体積 、体積 VV 物体に働く重力 物体に働く重力 F= F=σ σVg=Mg Vg=Mg （物体の質量 （物体の質量 M= M=σ σV） V） 問1 ある物体の重さをばねはかりではかったら1.2Nでした。 そのま ま、物体を水に入れると、物体全部が水に 入り、ばねはかりの目盛りは0.8Nをさしました。 （１）物体にはたらいている浮力は何Nですか。 （２）物体の体積は何立方cmですか。 ただし、質量100gの物体にはたらく重力を1Nとしま す。 1.2 N - 0.8 N 0.4 N 0.4 N 1.0 g/cm 3 V V cm 3 1N 100 g 40 cm 3 3 問2 質量60g、体積80立方cmの木片を水に入れたところ、木片は 水 に浮かびました。 （１）木片にはたらいている浮力の大きさは何Nですか。 （２）木片の、水中に沈んでいる部分の体積は何立方cmです か。 （３）木片の上に何N以上のおもりをのせると、木片は完全に 水に沈みますか。 ただし、質量100gの物体にはたらく重力を1Nとします。 重力 浮力 0.6 N 浮力 V cm 3 V 1 g / cm 3 1N 100 g 60 cm 3 80 cm 3 1 1 0.6 N 100 0.8 N 0.6 N 0.2 N 水に浮く人体 真水の密度 ρ=1.0 g/cm3 人体の密度 σ=1.05 g/cm3 海水の密度 ρ=1.02 g/cm3 肺に空気がないとき 肺に息を吸い込むと 1.0 g/cm3より少し小さくなる 沈 む 浮く 4 浮力の医療への応用 •• リハビリテーション リハビリテーション 入浴治療 入浴治療 筋肉をゆっくり回復 筋肉をゆっくり回復 マッサージ効果 マッサージ効果 •• 宇宙飛行士の訓練 宇宙飛行士の訓練 水中で疑似無重力状態 水中で疑似無重力状態 を実現 を実現 水圧機，油圧装置 細いピストンの圧力は f s 太いピストンに加わる 力は P f S S f s s S s F PS つまり 面積比が大き いほど大きな力が取り 出せる 5 注射器 ピストンを力 F で押すと、 生じる圧力 P は F P S 針の断面に働く力 Fs f Ps S 太い注射器ほど 大きな力が必要 粘性 •• 流体中を動く物体 流体中を動く物体 が受ける抵抗の大 が受ける抵抗の大 きさ きさ →粘性係数 →粘性係数 •• 人間の血液 人間の血液 多量の汗→粘性 多量の汗→粘性 強 強 •• 悪性コレステロール 悪性コレステロール と多量の汗による相 と多量の汗による相 乗作用 乗作用 ↓ ↓ 血 血 栓 栓 6 ベルヌーイの定理 Ａ，Ｂ点の中間側壁からの Ａ，Ｂ点の中間側壁からの 流出入がなければ、 流出入がなければ、 流量は 流量は ρ ρvvAASSAA= =ρ ρvvBBSSBB (質量保存， (質量保存， 流量一定の式) 流量一定の式) 1 2 vA gh A PA 2 1 言いかえると v 2 gh P 2 1 2 vB 2 gh B PB 一定 動圧： v2 P ：静圧 2 7
© Copyright 2024 ExpyDoc
