圧力水頭とは？1分でわかる意味、公式と求め方、計算、圧力エネルギーとベルヌーイの定理
この記事の要点
圧力水頭とは流体の圧力エネルギーを水の高さ（m）で表した値で、公式はp/γw（p：圧力、γw：水の単位体積重量）で求まる。
ベルヌーイの定理では「位置水頭＋圧力水頭＋速度水頭＝一定」が成り立ち、圧力水頭はエネルギー収支を理解する上で重要な概念である。
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圧力水頭（あつりょくすいとう）とは、水深に比例する静水圧に相当する「水頭」です。
単に水頭（すいとう）とも言います。圧力水頭の値は、圧力を水の単位体積重量で割って求めます。
今回は圧力水頭の意味、公式と求め方、計算、圧力エネルギーとベルヌーイの定理について説明します。
圧力水頭の求め方、水頭の詳細は下記が参考になります。
圧力水頭の求め方は？1分でわかる求め方、水圧との関係、圧力の単位
圧力水頭とは？
圧力水頭（あつりょくすいとう）とは、水深に比例する静水圧に相当する「水頭」です。
単に水頭（すいとう）ともいいます。圧力水頭は、圧力を水の単位体積重量で割って求めます。
静水圧は水深に比例します。よって水深が深くなるほど静水圧は大きくなるのです。
圧力水頭は静水圧に相当する水頭ですから、圧力水頭の値が大きいほど「水深の大きな静水圧に相当する」圧力が作用しています。
また圧力水頭を簡単に言うと、水による圧力（水による圧力に換算した圧力）を高さで表した値です。
ホースを上向きにして水を出します。すると、水の勢いを強くしないとホースから水は出ません。
圧力が大きいほど、水は高い位置に上がります。つまり、
・水頭が高い＝圧力が大きい
・水頭が低い＝圧力が小さい
といえます。つまり圧力水頭とは、圧力の値を水の高さで表したものです。
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圧力水頭の公式と求め方
圧力水頭の公式と求め方を下記に示します。
Hは圧力水頭、ｐは圧力(kN/㎡)、ρは水の密度（1.0g/cm3）、ｇは重力加速度（9.8m/s2）です。
上記のように、簡単な計算式で圧力水頭は算定できます。圧力水頭の求め方は下記が参考になります。
圧力水頭の求め方は？1分でわかる求め方、水圧との関係、圧力の単位
圧力水頭の計算
実際に圧力水頭を計算しましょう。下図のように、ある平面に50kpaの圧力が作用しています。圧力水頭を計算してください。なお重力加速度は10m/s2とします。
公式を使えば簡単ですね。※圧力の単位に注意しましょう。kN/㎡に換算してくださいね。
圧力水頭＝50kN/㎡÷10＝5.0m
です。つまり作用する圧力は、水深5.0ｍでの静水圧に相当する、ということです。
圧力水頭と圧力エネルギー、ベルヌーイの定理
エネルギー保存の法則を流体に当てはめて考えたものが、ベルヌーイの定理です。水理学におけるベルヌーイの定理は、
水路のあらゆる部分で全水頭は等しい
という定理です。全水頭とは
・位置水頭
・速度水頭
・圧力水頭
を足し算した値です。なお圧力がなす仕事量を圧力エネルギーといいます。
混同しやすい用語
圧力水頭 vs 位置水頭
圧力水頭（p/γw）は流体が持つ圧力エネルギーを水の高さ（m）に換算した値で、流体の内部圧力の大きさを反映する。
位置水頭（z）は基準面からの高さ（m）そのものであり、流体の位置エネルギーを水の高さで表した値で、高いほど位置水頭が大きい。
全水頭 vs ピエゾ水頭
全水頭は「位置水頭＋圧力水頭＋速度水頭」の合計で、ベルヌーイの定理が成立する流れでは一定値となる。
ピエゾ水頭は「位置水頭＋圧力水頭」の和であり、速度水頭（v²/2g）を含まない点で全水頭と異なる（静水圧で測定される値に対応する）。
まとめ
今回は圧力水頭について説明しました。水頭は、水の圧力の大きさを水の高さで表したものです。
そう考えると簡単ですね。ホースから水を出すとき、水の強弱によりホース内の水の高さがどう変わるか考えてみましょう。
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意味を読んで終わりにせず、実際に理解できているかチェックしてみましょう。
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