流体
パスカルの原理
閉じ込められた流体内の圧力は等しい: F₂/F₁ = A₂/A₁ ため、ピストンが大きいほど大きな力が得られます。
パスカルの原理 — インタラクティブな流体シミュレーション。閉じ込められた流体内の圧力は等しい: F₂/F₁ = A₂/A₁ ため、ピストンが大きいほど大きな力が得られます。 ブラウザで使える無料の仮想物理実験室。SI 単位のライブ測定とガイド付きチュートリアルを備えています。
パスカルの原理
閉じ込められた流体にかかる圧力は減衰せずに伝達されます。力はピストン面積に比例します。
理想的な油圧システムでは、P = F/A は同じ深さで同じであるため、F₂/F₁ = A₂/A₁ になります。より大きな出力ピストンは、より短い距離を移動しながらより大きな力を提供します。
- 圧力は等しく伝達される
- F₂/F₁ = A₂/A₁（油圧リフト）
捜査概要
ラボを開く前に質問を計画する
このブリーフは事前レンダリングされたページを反映しています。探究の問い、競合する予測、変数の役割、支配する法則、設定、分析と発展の問いを、この順序で表示します。
運転に関する質問
油圧リフトには小さな入力ピストンと、密閉された流体でつながったはるかに大きな出力ピストンがある。小さなピストンを押すと、大きなピストンがなぜはるかに重い荷重を持ち上げられるか？
検討する予測
- ピストンの大きさにかかわらず、出力の力は入力の力に等しい。
- 流体が押す力の一部を吸収するため、出力の力は小さくなる。
- 出力の力は、出力ピストンの面積がどれだけ大きいかに比例して増幅される。
可変的な役割
設定するもの：
- 入力ピストンの面積 A₁ (m²)
- 出力ピストンの面積 A₂ (m²)
- 入力の力 F₁ (N)
測定するもの：
- 出力の力 F₂ (N)
実験の進め方
- fluid-pascal プリセットを開き、「リセット」を押す。面積の異なる二つのピストンが、密閉された非圧縮性流体を共有している。
- 入力／出力の圧力と力の表示を有効にする。
- 各試行の入力ピストン面積、出力ピストン面積、入力の力を設定し、出力の力を記録する。
印刷用ワークシートで生徒が求めるもの
- 1回の試行について、F₂ = F₁ · (A₂/A₁) を計算し、表示値と比較する。
- パスカルの原理では、密閉された流体に加えた圧力はどこでも等しく伝わる。両方のピストンで P = F/A を使い、F₂/F₁ が A₂/A₁ に等しくなければならない理由を説明する。
実験以外での活用
- 自動車用油圧ジャッキは、小さな手動ポンプのピストンで車全体を持ち上げる。データを使って、手で加えられる力と車の重さに対し、ジャッキの出力ピストン面積が入力ピストン面積よりおよそどれだけ大きくなければならないか説明する。
- 出力ピストンが入力の力の 10 倍で荷重を持ち上げるなら、入力ピストンを押す距離に対して出力ピストンはどれだけ動くか？（ヒント：流体体積の保存を考える。）
- AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
- General High School Physics — Fluids & pressure
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- パスカルの原理へようこそ
- 再生
- 圧力が伝達される
- インスペクターを開く
- 完了です！
インタラクティブなシミュレーションを開いてシーンを構築し、再生ボタンを押し、リアルタイム測定とガイド付きチュートリアルで探索しましょう。