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圧力と面積の関係とは?荷重の計算式(圧力=荷重÷面積)とPaの単位

この記事の要点

圧力と面積の関係として、圧力とは単位面積当たりの力です。

単位はPaやN/㎡です。

この記事では、圧力とは何か、面積との関係はどうなっているのか、荷重はどう計算するのかを整理します。

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圧力とは、単位面積当たりの力です。

単位はPaやN/㎡です。

圧力は、「圧迫される力」という意味もあります。

今回は圧力の意味、単位、荷重と面積の関係について説明します。

今回の記事は、荷重の単位、単位変換について勉強するとスムーズに読めます。

下記を参考にしてくださいね。

単位荷重とは?N・kN・kN/m²の換算と構造設計での使い方

kN(キロニュートン)をkgに換算する方法|1kN≒102kg・kgfとの関係も解説

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圧力とは?

圧力とは、単位面積当たりの力です。下図をみてください。机の上に、物を載せました。物の重さは10kgで、面積が1.0㎡です。

圧力と物の重さ

このとき、圧力は下記です。


圧力は、「圧迫される力」という意味もあります。

例えば、右手で左腕を握ってください。

左腕が圧迫される感覚を覚えませんか。

これが圧力です。

同じ力で、「手全体で握ったとき」と「指先で押したとき」では、感じ方が変わります。

力が同じでも、作用面積が違うので、圧力の大きさが変わるからです。


圧力は、荷重の単位を勉強するとスムーズに理解できます。下記の記事が参考になります。

単位荷重とは?N・kN・kN/m²の換算と構造設計での使い方


建築では、単位面積当たりの力を「等分布荷重」といいます。力そのものは、集中荷重です。集中荷重と等分布荷重は、下記の記事が参考になります。

等分布荷重とは?集中荷重との違い・単位・使い方を解説

圧力と荷重、面積の関係

圧力と荷重(力)、面積には下記の関係があります。


力の大きさが同じでも、面積が大きいほど、圧力は小さくなります。また、面積が小さいほど圧力は大きくなります。


例えば、鉛筆やシャーペンの芯のように、面積が小さいと、「力自体は小さくても、圧力は大きく」なります。


建築物の荷重は、「圧力」の単位で表すことが多いです(固定荷重や積載荷重など)。床の耐荷重に対して、実際に載せる物の「圧力」がいくらになるか、大切なポイントです。


例えば、耐荷重が180kg/㎡として、圧力が200kg/㎡では注意が必要です。200kg/㎡は、単位面積当たりの力なので、力が大きすぎるだけでなく、物の面積が小さ過ぎては困ります。※耐荷重は下記が参考になります。

耐荷重(たいかじゅう)とは?読み方・床の耐荷重と計算方法


圧力から力の計算は、下記も参考にしてください。

圧力・力・面積の関係とは?計算式P=F/Aと単位換算・建築荷重計算への応用

圧力の単位

圧力の単位は下記があります。


・N/㎡

・Pa


N/㎡とPaの関係は下記です。


1N/㎡=1Pa


圧力の単位は下記も参考になります。

圧力の単位Pa・kPa・MPaの換算|kgf/cm²との変換と建築・地盤での使い方

圧力の記号と単位|Pa・kPa・MPaの換算とkgf/cm²・N/m²との関係

圧力の単位の読み方

圧力の単位の読み方を下記に示します。


・N/㎡ ⇒ にゅーとんぱーへいべい

・Pa ⇒ パスカル


詳細は下記をご覧ください。

Paとは|SI単位系での圧力の定義とkPa・MPa・N/m²への換算方法を解説

混同しやすい用語

圧力(Pa・N/m2)と等分布荷重(kN/m2)

圧力と等分布荷重はどちらも単位面積あたりの力ですが、圧力はPaやN/m2、建築の荷重設定ではkN/m2が主に使われます。

圧力と応力度

圧力は外力を受ける面の面積で割った量、応力度は部材断面内部の力を断面積で割った量です。

単位(Pa・N/m2)は同じでも意味が異なります。

面積が大きいときと小さいときの圧力

同じ力でも面積が小さいほど圧力は大きくなります。

これが杭の先端圧力や基礎の接地圧の計算に関係します。

圧力と面積の関係を整理した表を示します。

項目内容備考
圧力の定義単位面積当たりの力単位:N/㎡、Pa
面積と圧力の関係面積が小さいほど圧力が大きい圧力=力÷面積
建築での荷重表現等分布荷重(kN/㎡)面に分布する荷重

まとめ

今回は圧力について説明しました。

意味が理解頂けたと思います。

圧力は単位面積当たりの力です。

圧力の単位は、N/㎡やPaを使います。

両方とも覚えてくださいね。

建築では、圧力の単位としてN/㎡を良く使います。

等分布荷重ともいいます。

下記も併せて参考にしてくださいね。

圧力の単位Pa・kPa・MPaの換算|kgf/cm²との変換と建築・地盤での使い方

単位荷重とは?N・kN・kN/m²の換算と構造設計での使い方

等分布荷重とは?集中荷重との違い・単位・使い方を解説

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ハナダユキヒロ

この記事を書いた人

ハナダユキヒロミツメラボ

設計事務所に7年勤務。2010年より「建築学生が学ぶ構造力学」を運営(16年以上)。著書「わかる構造力学」「わかる構造力学(改訂版)」(工学社)。

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