ベンチュリ効果：速くなると圧力が下がる

1 · 予測

庭のホースの先を親指で押さえたように、途中で狭くなる管を水が流れる。狭い部分の水の圧力はどうなるか？

• 狭い部分では水がより圧縮されるため、圧力が高くなる。
• 狭い部分では水が速くなるため、圧力が低くなる。
• 全体で圧力は同じで、変化するのは速さだけである。

2 · 準備

1. fluid-venturi プリセットを開き、「リセット」を押す。水は、広い部分（A₁）と狭い首部（A₂）をもつ管を一定に流れる。
2. 首部の速さと圧力低下の表示を有効にする。
3. 各試行の広い部分の面積、首部の面積、入口の速さを設定し、首部の速さと圧力低下を記録する。

3 · データ収集

3回の試行について、圧力変化 ΔP（縦軸）を首部の速さ v₂（横軸）に対してプロットする。

4 · 分析

1. 1回の試行について、連続の式から v₂ = A₁v₁/A₂ を計算し、次にベルヌーイの式から ΔP = P₂ − P₁ = ½ρ(v₁² − v₂²) を計算する。両方を表示値と比較する — ΔP は負の値になり、これは符号付きの数値として「首部で圧力が下がった」ことを表している。
2. エネルギー保存の観点から、水平な管で流体の速さが増す場所では圧力が下がらなければならない理由を説明する。

5 · 発展

1. 気化器や香水の霧吹きは、ベンチュリ効果を使って狭い首部で二つ目の流体を吸い込む。圧力変化のデータを使い、そこで低圧領域が側管から液体を上へ引き上げられる理由を説明する。
2. fluid-wing 実験は、水の代わりに空気を使って同じ連続の式とベルヌーイのモデルを用いる。同じ速さと面積なら、圧力差は大きくなるか小さくなるか？理由を説明する。

この実験の物理

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