【プロの実況中継】

今回は「圧力」の単元の授業をします。
圧力は通常2学期期末テストで出題される単元ですが、啓林館という教科書などでは3学期の期末テストになっている場合もあります。

2学期になると内容が難しくなる為、成績も下がりやる気もなくなります。そんな時期に「圧力・水圧・大気圧・浮力」と物理単元が続くのです。だから、圧力は嫌い!圧力は難しい!と理科嫌いに繋がります。
しかし、そんなことはありません。
このブログでは、わかりやすく簡単に圧力の説明や解説をしています。

圧力では、小数や分数の計算と単位変換することができるようになれば、あなたも簡単に圧力の問題を攻略できるようになります。圧力の基本を理解してもらい、最重要問題を解けるようにすることを目的に書いていますので、理科が嫌いな人も是非チャレンジして下さい!

ちなみに、高校受験の私立入試に比較的よく出題されます。偏差値60以上の高校を受験する方は必須の単元であることも覚えておきましょう。

では、「絶対伸びる!圧力の基本」実況中継スタート!






(1)圧力とは


圧力とは、1㎡の面を垂直に押す力 のことをいいます。
例えば、ベッドの上に乗るとベッドがへっ込んだりしますよね。あれがベッドにおよぼす圧力です。そのベッドにゾウが乗ったらどうなりますか?もっとへっ込みますよね。つまり、ある決まった大きさの面積に、どれくらいの力がかかっているかを表したものが圧力です。

他にも、日常的にみなさんが体感していることとして、

【例1 】
雪の上で靴のまま歩くと「ズボッ」っと足が雪にはまって滑ることなんてできませんが、スキーやスノーボードではスムーズに滑れる。
(理由)靴の裏の面積より、スキーやスノーボードの板の面積が大きいため、力が分散されているから。

【例2 】
シャープペンシルの先で刺されると痛いが、反対側のキャップの方で刺されてもあまり痛くない。
(理由)キャップ側の面積より、先(芯)の面積の方が小さいため、力が集中しているから。


つまり、同じ力をかけていても、力をかける面積が小さいほど圧力は大きくなるということです。



(2)圧力の求め方


圧力の求め方は簡単!
下の「あ・め・お」にあてはめて計算するだけです。計算の仕方は、小学校で速さの問題を解く時に学習した「は・じ・き」と同じです。

圧力を求めたいときは、「重さ(力)÷面積」を計算し、重さ(力)を求めたいときは、「圧力×面積」をすれば答えがでます。

あめお


では、なぜ圧力が苦手と感じてしまうのか…。それは、単位変換が難しいからです。ただし、このブログでは、みなさんが「難しくてできない問題」を「何だ、こんな簡単だったのか!」と思えるような解き方を伝授しますので、ご安心下さい。

ここで、よく出る問題を一緒に解いてみましょう。




(3)圧力の計算 part1


【問題】

下の図のような1kgの物体を床の上に置きました。このとき、物体が床におよぼす圧力を求めなさい。 ただし、100g=1Nとします。

物体




【解法】

圧力の基本は、もちろん「あめお」です。
この問題では床と接している面積が20cm×10cm=200c㎡
重さが1kgだから、圧力は1÷200=…とすると不正解です!!!


上のポイントにもあるように、圧力は重さの単位が(N:ニュートン)、面積の単位が(㎡:平方メートル)なので、(kg)や(c㎡)の単位を(N)や(㎡)に変えなければいけません。

では、どのように単位変換するのか…




① gからNに変える方法


上の問題1のように、ほとんどの問題には「100g=1Nとします。」というようなヒントが入っています。
   100g=1Nなら、
   200g=2N、
   350g=3.5N、
1000g=10Nです。 

つまり、
問題1の1kg=1000g=10Nです!!



② c㎡から㎡に変える方法

まず、1m=100cmですね。
その2乗が1㎡だから、1㎡=10000c㎡になります。では、1c㎡=何㎡でしょうか?…
答は0.0001㎡です。

もう、この時点で諦めてしまいそうですね。でも実はすごく簡単なんです。

圧力ポイント②

例えば、
5000c㎡= .5000.c㎡ = 0.5㎡
         ←←←←4つ分

つまり問題1の200c㎡は、
200c㎡= .0200.c㎡ = 0.02㎡
        ←←←←4つ分


単位変換の結果、問題1の圧力は
重さが1kg=10Nで、
面積が20cm×10cm=200c㎡=0.02㎡
となり、「あめお」にあてはめると、
10÷0.02=500(Pa)

※ 圧力の単位は(Pa)と(N/㎡)の2つがありますが、1N/㎡=1Paなので、問題1の答えは500(Pa)、500(N/㎡)のどちらの単位でも大丈夫です。


少し練習しましょう。
【練習1】 

  500g=      N
  250g=      N
   2kg=      N
   2.5kg=      N

 
 解答 :  5N 、 2.5N 、 20N 、 25N



【練習2】

 1000c㎡=      ㎡
  100c㎡=      ㎡
   10c㎡=      ㎡
  150c㎡=      ㎡


   解答 :  0.1 、 0.01 、 0.001 、 0.015



では、次の問題にチャレンジ!

(4)圧力の計算 part2



【問題2】下図のように、台の上に5kgの物体を置きました。このとき台にかかる圧力を求めなさい。 ただし、100g=1Nとする。

圧力(物体2)




【解法】

・台と接する面の面積は 20×20 = 400 c㎡
   400c㎡ = 0.04 ㎡

・質量は5kgなので5kg = 5000g = 50N

   圧力=重さ÷面積=1250(Pa)


いかがでしたでしょうか。圧力の基本を理解できたあなたは、学校の問題集や応用問題にチャレンジしてみて下さい。

今後も続々と更新予定ですので、勉強に悩む方は是非活用してください。