理科

★圧力の求め方★中学理科の問題の解き方は??

ゆい
ゆい

圧力の求め方って…

いかにも難しそうって感じで…

かず先生
かず先生

圧力なんて、めっちゃ簡単だよー

一緒に学んでいこう!

というわけで、今回の記事では中学の理科で学習する圧力の求め方について学習していこう。

圧力を求めるための公式を覚えるだけでなく、その仕組みについても理解していこう♪

圧力ってなに??

水の入ったペットボトルを、柔らかいスポンジの上に置くと…

同じ重さなのに、置き方によってスポンジの凹み具合が変わっちゃうよね。

ゆい
ゆい

たしかに…

同じ重さなのに、なぜだ!?

かず先生
かず先生

そこには、圧力というものが関係しているからなんだよ!

2つのペットボトルを比べてみると

スポンジと触れている面に、ペットボトルの重さがかかってきます。

左のように少しの面としか触れていない場合には、そこに力が集中します。

右のようにたくさんの面と触れている場合には力が分散されてかかることとなります。

 

だから、ペットボトルは同じ重さであっても左のような置き方をした場合の方が大きな力が加わりスポンジの凹みが大きくなるというわけですね。

 

そして、このように面に働く力を数字で表したモノを圧力といいます。

~圧力とは~

1㎡あたりの面を押す力のこと

 

~圧力の求め方~

$$圧力=\frac{面を押す力(N)}{押されている面の面積(m^2)}$$

 

ゆい
ゆい

なるほど~

触れている面が小さいと圧力は大きくなって

触れている面が大きいと圧力は小さくなるんだね!

かず先生
かず先生

そうだね!

例えば、スキー板なんかも圧力の関係を利用しているんだよ

雪の上を長靴で歩こうとすると、雪の中に埋まってしまって歩きにくいよね…

だけど、スキー板を履いて歩いてみるとどうでしょうか。

雪の中に埋もれることなく、進んでいくことができますよね。

長靴で歩く場合には、雪と触れている面積が小さいので大きな圧力が加わるため、雪の中に埋もれてしまいます。

だけど、スキー板を履くことによって雪と触れる面積を大きくすると、圧力が小さくなるため雪に埋もれにくくなるというわけです。

 

ゆい
ゆい

マジか!

スキー板って最強じゃん!

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圧力の求め方【公式】

それでは、圧力の求め方について考えていきましょう 。

上でも紹介しましたが、圧力は次のような式で求めることができます。

~圧力の求め方~

$$圧力=\frac{面を押す力(N)}{押されている面の面積(m^2)}$$

単位はPa(パスカル)または、N/㎡といった記号を使って表します。

気を付けて欲しいポイントは…

面積の単位が㎡

となっている点です。

 

㎠ではなく、㎡が基準となっているので気を付けてください。

それでは、実際に圧力の計算をやってみましょう。

【練習問題】

質量800gの直方体を次の図のようにしてスポンジの上に置きました。

このとき、スポンジが物体から受ける圧力の大きさを答えなさい。

まずは、物体がスポンジを押している力を考えましょう。

この物体は800gであることから、8Nの力でスポンジを押しているということが分かります。

地球上で約100gの物体にはたらく重力の大きさを1Nという。

 

次にスポンジと触れている面の面積を求めます。

ここで注意!

㎡を基準で考えたいので、問題文にある20㎝という長さは0.2mに変換してから考えていきましょう。

すると面積は

$$0.2\times 0.2=0.04(m^2)$$

となります。

 

よって、圧力の大きさは

$$\frac{8}{0.04}=\frac{800}{4}=200(Pa)$$

となりました。

かず先生
かず先生

面積の単位を変換せず、間違えちゃう人が多いから注意してくださいね。

圧力の求め方【練習問題】

質量600gの直方体がある。この直方体の物体を、いろいろな面を下にしてスポンジの上に置いた。

このとき、A~Cのうちどの面を下に置いたとき、スポンジの凹みが大きくなるか答えよ。またそのとき、スポンジが物体から受ける圧力の大きさを答えよ。

答えはこちら

触れている面積が小さいほど、受ける圧力は大きくなります。

A、B、Cのそれぞれの面積を求めると次のようになります。

(次の圧力計算を考慮して㎡として求めておきます)

【Aの面積】

$$1\times 0.4=0.4(m^2)$$

【Bの面積】

$$1\times 0.3=0.3(m^2)$$

【Cの面積】

$$0.3\times 0.4=0.12(m^2)$$

すると、この中で最も面積が小さいのはCの面です。

よって、Cの面を下にして置いたときが最もスポンジの凹みが大きくなります。

 

次に、Cの面を下にして置いたときの圧力を求めましょう。

物体の質量は600gだから、スポンジを押す力は6N

$$\frac{6}{0.12}=\frac{600}{12}=50(Pa)$$

【答え】

Cの面を下にしたとき、スポンジの凹みが最も多くくなる。

そのときの圧力は、50(Pa)となる。

圧力の求め方【まとめ】

ゆい
ゆい

OK!理解したよ~♪

面が小さいと圧力は大きい、面が大きいと圧力は小さい!

迷ったらスキー板を思い出せばいいね

かず先生
かず先生

そうだね!

言葉や公式を丸暗記するのでなく

何か身のまわりの出来事と絡めて覚えておければ最高だね!

圧力の求め方まとめ

触れている面の面積が小さいと圧力は大きくなり、面積が大きいと圧力は小さくなる。

圧力は次の公式で求めることができる。

$$圧力=\frac{面を押す力(N)}{押されている面の面積(m^2)}$$

面積の単位が㎡であることに注意しておきましょう。

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ゆい
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