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プレチャレンジ
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2012年8月10日
平成24年度 女子中高生夏の学校2012
～科学者・技術者のたまごたちへ～
サイエンスアドベンチャー
長谷川修司
日本物理学会 ＮＰＯ 物理オリンピック日本委員会
Japan Physics Olympiad
PhO
J
コップの水の実験
コップに水を入れる
シートを載せる
逆さまにして
シートを抑えて
いる手を離す
コップの水の実験
大気圧
気圧
１ｍ２の面積に
はたらく力の大きさ
＝気圧、圧力
水圧
板とビニールシートの実験
吸盤
F0
吸盤が耐えられる最大の力Ｆ0
＝大気圧による力
＝大気圧×吸盤の面積
P0
S
F0  P0  S
吸盤にバケツをつるす実験
F0  P0  S
吸盤を引きはがす
最大の力Ｆ0を測定して
大気圧P0を求めよう。
F
大気圧
１気圧＝１０１３ hPa（ヘクトパスカル）
１ Pa ＝1 N/m2
ヘクト＝１００のこと
10N= 1 kg
１気圧＝1013×100 N/m2 ＝1.013×105 N/m2
＝10000 kg/m2=１０ ｔ/m2
気圧が生じる理由
多数の空気分子（酸素分子、窒素分子など）が
絶え間なく衝突して力を及ぼしている。
これが圧力（気圧）。
上空は空気が希薄なので、分子の数が少ない＝気圧が低い
ボイルの法則
P V  c　（一定値）
c
P
V
大気圧の測定
注射器の内部
体積
大気圧
0
0
V
P
注射器の外部
大気圧
F0
F0
ピストンにはたらく力
F0  P0  S
S
：注射器の
断面積
ピストンを力Ｆで押す
体積
V
圧力
P
V  V0 P  P0
P0
F0  F
大気圧の測定
ピストンを力Ｆで押す
注射器の内部
体積
V
圧力
P
F0  P0  S
F0  F
P  S  F0  F
P  S  P0  S  F
c
 S  P0  S  F
V
c S
F
 P0  S
V
1
縦軸
F
横軸
ここでボイルの法則
P V  c　c （一定値）
P
V
のグラフを描くと、その 切片が
V
P0  S
P0 が求まる
測定データ
V0  100　ml
F(kg)
1.3
1.9
4.1
6.4
9.6
14.2
21.5
F(N)
12.7
18.6
40.2
62.7
94.1
139
211
V(ml)
90
80
70
60
50
40
30
1/V
(ml-1)
0.0111
0.0125 0.0143
0.0167
0.0200
0.0250
0.0333
S=50 ml/53mm = 9.43 cm2
切片
P0  S  95N
S  9.4cm
2
95N
P0 
 ...
2
9.4cm