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パスカルの原理とは?1分でわかる意味、不思議だけど面白い小さな力で大きな力を生む実験

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パスカルの原理とは、密閉容器の一部に圧力pが作用すると、その圧力pが増減することなく容器の形状に関係なく液体内の全ての箇所に伝わる、という原理です。パスカルの原理を体験できる身近な例に水風船があります。風船の中に水を一杯にいれます。風船の一部に力を加えると、他の部分が膨らむはずです。これは加えた力が、液体内の全てに伝達されるからです。またパスカルの原理を利用した機器に、水圧機があります。


今回はパスカルの原理の意味、不思議な実験について説明します。圧力の求め方、似たような原理に「てこの原理」があります。詳細は下記が参考になります。

パスカルの原理の公式は?1分でわかる公式、意味、圧力の求め方

圧力から力の計算、面積との関係は?1分でわかる計算、換算方法

てこの原理の計算は?1分でわかる意味、計算と公式、距離、反比例、例題

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パスカルの原理とは?

パスカルの原理とは


密閉容器の一部に圧力pが作用すると、その圧力pがそのままの値で容器の形状に関係なく、液体内のすべてに伝わる


という原理です。下図をみてください。これがパスカルの原理です。


図 パスカルの原理


圧力は一部に加えたはずなのに、その圧力がそのままの大きさで液体内の各部に伝わる不思議な性質です。液体の興味深い性質です。固体に力が作用する場合と異なりますね。


パスカルの原理を身近に体験できる例に水風船があります。下図をみてください。水風船(風船の中に水が入ったもの)に力を加えます。すると力を加えた以外の部分が膨らみました。


図 水風船


これは力が液体内の各部に伝達したことを意味します。

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不思議だけど面白い小さな力で大きな力を生む実験

パスカルの原理を用いた機器に水圧機があります。水圧機は、パスカルの原理を利用して「小さな力を利用して大きな力を生み出す」機械です。


図 パスカルの原理と水圧機


上図のように、両方のピストンは断面積が異なります。左側のピストン断面積をA1、作用する外力をP1、右側のピストン断面積をA2、作用外力をP2とします。


パスカルの原理を思い出してください。一部に作用した圧力は、そのままの大きさで液体内の各部に伝わります。


つまり両方のピストンに生じる圧力は同じ値になるのです。これを式で表すと、


パスカルの公式


です。逆に言うとピストンの面積を大きくすれば、小さな力で大きな力を生み出す(大きなものを持ち上げる)ことができます。実際に計算しましょう。


下図のようにP2=100kN、A2=300cm2、A1=30 cm2です。


図 パスカルの原理と水圧機2


パスカルの原理に当てはめて計算しましょう。


パスカルの公式2


上記のように、100kN(10t)の重りを持ち上げる力は10kNで済みます。このようにパスカルの原理を使って、1/10の力(小さな力)で大きな力を生み出すことができました。


パスカルの原理の公式は下記が参考になります。

パスカルの原理の公式は?1分でわかる公式、意味、圧力の求め方

まとめ

今回はパスカルの原理について説明しました。意味が理解頂けたと思います。パスカルの原理は、密閉容器の一部に作用した圧力は、増減することなく液体内の各部に伝達する、という原理です。構造力学を勉強している方には馴染みが無いかもしれませんが、面白い液体の性質です。是非勉強しましょう。下記も参考になります。

パスカルの原理の公式は?1分でわかる公式、意味、圧力の求め方

圧力の単位は?1分でわかる意味、単位、パスカル、kg/cm2との関係

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