ストローで飲み物を吸うことができる仕組みとは?

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    さてコップに飲み物を入れて飲むとき、ストローを使用して飲むことがあります。

     

    ストローを使って飲むと、飲み物がストローの中を少しずつ上ってきて面白いですよね。

     

    ですがどんな仕組みで飲み物がストローの中を上がってくるのか、
    疑問に思ったことがある人もいるのではないでしょうか。

     

    そこでこのページでは、
    ストローで飲み物を吸うことができる仕組みについて簡単にまとめました。

     

    どうぞご覧ください。

     

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    1.ストローで飲み物を吸う仕組みについて

     

    ではストローで飲み物を吸うことができる仕組みを見ていきましょう。

     

    結論から言ってしまうと、
    吸うことでストローの中の気圧が下がり、飲み物の上からかかる気圧よりも小さくなるからです。

     

    まず空気が存在しているところには気圧という力が発生するため、
    ほとんどのものにはあらゆる方向から気圧がかかっています

     

    なのでコップに水(飲み物)とストローを入れたときには、下図のように気圧がかかっています。

     

     

    上図のようにストローの中と外の飲み物の両方に、上から同じ大きさの気圧がかかっています。
    つまりはストローの中と外の気圧の大きさは釣り合っているということです。

     

    ストローの中と外の気圧の大きさが釣り合っているからこそ水面の高さが同じになります。

     

    ではストローで飲み物を吸ったときはどのようになるのでしょうか?
    ストローで飲み物を吸ったときを図にすると下のようになります。

     

     

    飲み物をストローで吸うということは、まず先にストロー内の空気を吸うことから始まります。

     

    そして気圧の大きさというのは空気の量に比例します

     

    なので存在する空気の量が多ければ気圧は大きくなり、
    存在する空気の量が少なければ気圧は小さくなります。

     

    飲み物を吸うことでストローの中の空気が少なくなるので、
    ストローの中と外で釣り合っていた気圧が変化します

     

    ストローの外の気圧の方が大きくなり飲み物を上から押している気圧が、
    ストローの中の飲み物を口まで押し上げるということになります。

     

    2.ストローの先端をふさぐと飲み物が落ちない理由

    ではストローの先端をふさぐと飲み物が落ちない理由を見ていきましょう。

     

    まずストローの中に飲み物を入れた状態で、先端をふさいで空気が入らないようにします。

     

    次にストローの先端をふさいだまま上に持ち上げると、
    なぜかふさがっていない下の方から飲み物は落ちていきません。

     

    なぜ飲み物が下の方から落ちていかないのか?

     

    それはストローの中の飲み物の重さよりも、
    ストローの下から気圧によって押される力の方が大きいからです。

     

     

    気圧はあらゆる方向からかかるのでストローの下からもかかります。
    (上図の赤い矢印が気圧によってかかる力)

     

    そしてその気圧によって押される力が水の重さよりも大きいため、
    ストローの先端をふさいだ場合は水が落ちてこないんですね。

     

    ストローの先端をふさがないで飲み物を入れて持ち上げると、
    そのまま飲み物が下に落ちていってしまいます。

     

    これはストローの先端がふさがれておらず上からも下からも気圧がかかる状態なので、
    気圧の力が相殺されて単純に飲み物の重さだけがかかるようになります

     

    だから先端がふさがれていないときは、すぐに下に落ちていってしまいます。

     

     

    ちなみに地上にかかる気圧の大きさを1気圧と表しますが、
    1気圧の大きさだと底面1[cm^2]の長さ10.33[m]の水柱等しい重さになります

     

    なので底面が1[cm^2]で10.33[m]よりも短いストローであれば、
    水を入れても先端をふさいでいればストローから水が落ちてこないことになります。

     

    さすがにそこまで長いストローは使うことはありませんが面白いですよね。

     

    以上が「ストローで飲み物を吸うことができる仕組みとは?」でした。

     

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    3.まとめ

    これまで説明したことをまとめますと、

    • ストローで飲み物を吸う仕組みは、吸うことで外で飲み物を押す気圧よりもストローの中の気圧が小さくなるため。
    • 飲み物を入れたままストローの先端をふさぐと、下から気圧に押される力の方が大きいので飲み物は落ちなくなる。

     

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