図に示すような形状の容器に海水を入れたときの、点A, B, C, Dにおける圧力(Pa)をそれぞれ求める問題です。 海水の密度 $\rho = 1025 \text{ kg/m}^3$、重力加速度 $g = 9.80 \text{ m/s}^2$です。海水面での大気圧は考慮せず、ゲージ圧で示すように指示されています。

応用数学圧力流体物理学密度
2025/6/2

1. 問題の内容

図に示すような形状の容器に海水を入れたときの、点A, B, C, Dにおける圧力(Pa)をそれぞれ求める問題です。 海水の密度 ρ=1025 kg/m3\rho = 1025 \text{ kg/m}^3、重力加速度 g=9.80 m/s2g = 9.80 \text{ m/s}^2です。海水面での大気圧は考慮せず、ゲージ圧で示すように指示されています。

2. 解き方の手順

ゲージ圧は、基準圧力(ここでは大気圧)からのずれを示します。圧力は、深さに比例し、P=ρghP = \rho g hで計算できます。ここで、PP は圧力(Pa)、ρ\rho は密度(kg/m3^3)、gg は重力加速度(m/s2^2)、hh は深さ(m)です。
* **点Aの圧力**:
点Aは水面から5cm(0.05m)の深さにあるので、
PA=ρghA=1025 kg/m3×9.80 m/s2×0.05 mP_A = \rho g h_A = 1025 \text{ kg/m}^3 \times 9.80 \text{ m/s}^2 \times 0.05 \text{ m}
* **点Bの圧力**:
点Bは水面から5cm + 5cm + 5cm(0.15m)の深さにあるので、
PB=ρghB=1025 kg/m3×9.80 m/s2×0.15 mP_B = \rho g h_B = 1025 \text{ kg/m}^3 \times 9.80 \text{ m/s}^2 \times 0.15 \text{ m}
* **点Cの圧力**:
点Cは点Bと同じ深さなので、
PC=PBP_C = P_B
* **点Dの圧力**:
点Dは点Aと同じ深さなので、
PD=PAP_D = P_A
それぞれの値を計算します。
PA=1025×9.80×0.05=502.25 PaP_A = 1025 \times 9.80 \times 0.05 = 502.25 \text{ Pa}
PB=1025×9.80×0.15=1506.75 PaP_B = 1025 \times 9.80 \times 0.15 = 1506.75 \text{ Pa}
PC=PB=1506.75 PaP_C = P_B = 1506.75 \text{ Pa}
PD=PA=502.25 PaP_D = P_A = 502.25 \text{ Pa}

3. 最終的な答え

A点の圧力:502.25 Pa
B点の圧力:1506.75 Pa
C点の圧力:1506.75 Pa
D点の圧力:502.25 Pa

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