Question

傍心

物理の質問です！

U字管で左右の高さで圧力が同じになる理由が、何を読んでもよくわかりません。😭😭😭

また、私はU字管の真ん中の空間があってもなくても同じってことではないかな？と思って、
画像1枚目の問題で、釣り合った点線以上にある油と水を、
画像3枚目のように2部屋に分けた試験管にいれたら、こちらもまた赤線での圧力は両部屋同じなのでしょうか？？

U字管の圧力が高さが同じなら同じわけと、私の予想の正誤を教えていただけるととても助かります。
よろしくお願いします。

長々と失礼致しました。

図のように, 太きが一様な U 字管に水と油を
ころ, 油の溢面は水と油の境界面より 12.0 cm高く,
は水と油の境界面より 10.0cm 高くなった。 大気 OCT
IPa、水の密度を 1.00X10' kg/m', 重力加加       5
80 m/s* とする。

面での水圧はいくらか。

  
 

120cm

Li

還 管内の同じ高きさでの水圧は等しい。

|①) U字管内の同じ高さでの水圧  圧は等しいことから, 水と油の
| 境界面での水圧は。 左側の深き 10.0 cm の水の水圧と等しい。
ァニog7十より
1.00X10'kg/m'x9.80 m/s?x0.100 m+1.00x10 Pa    ヾ
0 0Q9xiO'Pa  圏 1.01x10'Pa            ーー
2 (で求めた水の水圧が, 深さ 12.0 cm の油の水圧と等しい
欠 油の密度をっ とすると                   |
| 1.00X107X9.80x0.100+1.00 x16*
6X9.80 X0.120+1.00x105                         1【
8.333x10* (kg/m) 8.33X10* kg/mi
J琴管内の同じ高さでの水圧は等しい。

Answer 1

✨ Jawaban Terbaik ✨

tomato-juice

そもそも、境界面がある一定の場所で変化していないということは、その物体にかかる力が釣り合っていることを意味します。なので、問題の説明文で記述されている内容としては、分かりやすく言うと、「油と水の境界面より下の水に対して、境界面より高い位置にある、水と油から受ける力が釣り合っている。」ということになります。（厳密に言うと少し違うのですが、より高度になるのでここでは説明を省きます…）

この問題では、U字管の左側にある境界面より上の水と、Ｕ字管の右側にある境界面より上の油の、それぞれから受ける力が等しいことから、(1)では、まず水圧を求めます。その後、(2)では太さが一様なＵ字管に対して、力が釣り合っているのであれば、圧力は左右で等しいので、(1)の値を用いて油の密度を求めます。

2部屋に分けた試験管に対しては、間の境界面がどのようになっているのかにもよりますが、恐らく合っているかと思います。
画像のように、問題で提示されたものと同じＵ字管を用いて、境界面以上の油と水だけを左右からそれぞれ入れると、理論上では、ちょうど真ん中のところに境界面は来ます。

傍心

本当に分からなくて悩んでいたので、とても丁寧なご説明をいただけて本当に感謝しております🙏🏻

添付画像のような考え方をしておきます！ありがとうございます！

同じ高さになる厳密な説明は大学受験をする上では必要ない、ということで大丈夫でしょうか？？

tomato-juice

Ｕ字管など、水や油以外のものからも、境界面以下の水が力を受けているので、「全てのものから受ける力が釣り合っている。」と言うのが厳密的な話になるのですが、大学受験ではそこまでのことまで考えなくてもいい。という感じですね。

話をややこしくしてしまっていたらごめんなさい…

傍心

いろいろ関わっていそうですね！！🤔

分かりました！！
最後までご丁寧にありがとうございました。

Answer 2

taro

解決済みですが、

傍心

教えていただいてありがとうございます🙇🏻‍♀️

納得できました！！

Answer 3

なお

パスカルおじさんの原理とかだったと思います

傍心

ご回答ありがとうございます！🙏🏻

教科書に掲載されないのに大切！っていうあれですよね。

パスカルの原理がどうしてこちらの問題の答えとなるのかもピンときていないんです。もう少し考えてみます。