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噴水2(圧力を利用)

まずは見てみよう!

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どんな実験?

実験手順と種あかし

  • ペットボトルのキャップに穴を開けてストローを取り付けます。
  • 中に水を入れて、強く押すと噴水になります。押すことでペットボトル内の空気と水の圧力が高くなり、中の水がストローから噴出します。内部の圧力を高くすることを利用した噴水です。
  • このときの噴水の高さ(図中の高さA)はペットボトル内の圧力上昇によるものです。
    (水の高さの上限)=(水の圧力上昇)÷(水の密度)÷(重力加速度)
    この式で計算される高さの上限は粘性などによるエネルギー損失が非常に小さいときの値であり、実際の噴水高さAはエネルギー損失によってこの値よりも低くなります。
    例) たとえば、内部の圧力が大気圧よりも1500Paだけ高くなったとすれば、水の密度は1g/cm3(=1000kg/m3)、重力加速度は9.8m/s2なので、水の高さの上限は1500÷1000÷9.8=0.153(m)=15.3(cm)となります。実際にはエネルギー損失があるので15.3cmよりも低くなります。
  • 二つめの実験は、もう1本のストローを吹いてペットボトル内の空気と水の圧力を高くする方法です。同じように噴水ができます。
  • 以上の二つの噴水は水の圧力を利用したものです。
【キーワード】 圧力
【関連項目】 噴水1噴水3
【参考】

日本機械学会編「流れのふしぎ」講談社ブルーバックス、P34−37、P98−101

石綿良三「図解雑学流体力学」ナツメ社、P14−15、P192−193
更新日:2014.4.1