流体とは何かをわかりやすく解説!圧力はどんなかかり方なのか?

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    さてあなたは流体という言葉をご存知でしょうか。

     

    日常生活で流体という言葉が出てくることは少ないですが、
    学生のように物理などを勉強している人からすると頻出する言葉です。

     

    そして意外と流体について誤解して覚えている人も多いように感じます。

     

    そこでこのページでは流体とは何か?
    また流体における圧力のかかり方について分かりやすく解説しています。

     

    どうぞご覧ください。

     

     

     

    1.流体とは何か?

    では流体とは何かを見ていきましょう。

     

    結論から言ってしまうと流体とは、物質における液体と気体の総称のことを言います。

     

     

    流体と言えば液体だけというイメージの人も多いですが、
    実は液体と気体の総称のことを流体と呼んでいます。

     

    違う言葉で言い換えると流体というのは、外側から力を加えると簡単に変形する性質を持つ物質で、
    身近な例で言えば水(液体)や空気(気体)が流体となります。

     

     

    また容器の有無で形が保てるかどうかという点からも判断でき、
    容器がなければ形を保てないのであればそれは流体ということ。

     

    反対に容器がなくても形を保てているのであれば、
    それは流体ではなく固体ということになります。

     

    つまり流体には一定の形が存在しません

     

    さて次の章では、流体における圧力のかかり方について簡単に解説していきます。

     

    2.流体の圧力のかかり方について

    では流体における圧力のかかり方について見ていきましょう。

     

    流体における私たちの身近な例には水と空気が存在しますが、
    ここでは水と空気の圧力である水圧と気圧をイメージしてみてください。

     

    まず流体における圧力が発生する原因は、その流体の重さによるものです。

     

    つまり水圧なら水の重さ、気圧なら空気の重さによってそれぞれ発生しています。

     

     

    例えば流体を丸いボールと見立てて、それを3層に積み上げたときの圧力を順番に見ていきましょう。

     

    まず流体に見立てたボールの1層目における圧力のかかり方です。

     

     

    上図のように1層目のボールの重さによって、単純に下方向に力がかかります。

     

     

    次に2層目の圧力のかかり方についてです。

     

     

    そして上図のように2層目のボールは横方向に力が流れ(1層目のボールの重さ分の力)、
    下方向(3層目)に1層目と2層目のボールの重さによる力が加えられていきます。

     

    また各方向へと力が流れていきますが、
    作用反作用の法則によってそれらの力とは逆向きの力がかかります。

     

     

    最後に3層目の圧力のかかり方についてです。

     

     

    上図のように3層目では1層目と2層目の流体の重さがすべてかかることになります。

     

    このように流体における圧力のかかり方というのは、
    その流体の重さによって発生するものなので、下に存在する流体ほど大きな圧力がかかります

     

    水圧・気圧のイメージもこの考え方と同じです。

     

     

    また固体の場合は積み上げてもつぶされない限りは単純に下方向にしか力はかかりませんが、
    固体でも軟らかいモノであれば流体と同じような圧力のかかり方になります。

     

     

    固体=金属のような硬いモノというイメージも強いですが、
    ゴムやボールのように軟らかいモノでも固体と言えるので注意してくださいね。

     

    以上が「流体とは何かをわかりやすく解説!圧力はどんなかかり方なのか?」でした。

     

     

    3.まとめ