単位が分かれば、「圧力」の計算が一発! | 中1生の「理科」のコツ

教科ごとの勉強法

中1です。「圧力」の計算が苦手です…。

 
中学生から、こんなご質問をいただきました。

圧力の計算が苦手です…。

 “力の大きさ”と“圧力の大きさ”は

 何が違うんですか?」



大丈夫、安心してください。

分かりやすい手順があるので、
ご紹介しますね。


結論から言えば、

・「力の大きさ」は「N(ニュートン)」

・「圧力の大きさ」は「Pa (またはN/m²)」

で答えるものです。

理科が苦手な中1生にも
分かりやすいよう、


以下で丁寧に解説します。


■「圧力」って何?

では、さっそく始めましょう。

水の入ったペットボトル(500mL)を、
手のひらに乗せてみてください。

乗せるときに、

キャップを上にした(普通の)状態で乗せる

キャップを下にした(逆さまの)状態で乗せる

という両方を試してみると、

「なんだか、重さがちがうな」

と感じませんか?


実は、同じ大きさの力でも、

面積が大きいと、力はその面に
分散してはたらきます。


反対に、

面積が小さいと、力はその面に
「集中して」はたらきます。


こんな理由で――

逆さまにしたときに
「ちょっと重いな…」と感じるんです。


ペットボトルの底より、

キャップのほうが面積が小さいですね。

キャップの面という
面積の小さい場所に、

力が集中してはたらくために
重く感じるのです。


これを、

圧力が大きい

というわけですね。


こんな風に、

イメージをつかむのが理科のコツです。


(鉛筆の先や、針先など、

 とがったもの=面積の小さいもの

 を指で触ると、

 少しの力でも「痛い」のは、
 集中して力がはたらくからです。)



では、「圧力」という言葉の意味を

もう少しはっきりさせましょう。


理科では、

「1m²あたりの面を垂直におす力」

面をおす力のはたらきの
大小を表しています。

これが「圧力」です。


「圧力」の単位については、

◇「N/m² (ニュートン毎平方メートル)」

を中学生は使います。

また「Pa (パスカル)」も圧力の単位ですが、

1 N/m²=1 Pa

と同じ数値が使えます。

(計算上は同じなので、心配は要りません。)


「圧力の求め方」は、

           面を垂直におす力(N)
圧力(Pa) = ---------------------
           力がはたらく面積(m²)


となります。


計算のコツですが、

「N/m²」の「/」を横にして、

      
Pa = -----
      m²


とすると簡単ですよ!



■問題を解いてみよう

では、具体例を見てみましょう。

中1理科のよくある問題です。

--------------------------------------------
【問】

600gの直方体で、

面A = 200cm²
面B = 100cm²
面C = 50cm²


の面を持つ物体を、スポンジの上に置いた。

[1]物体がスポンジに加えている力の大きさは

[2]面Aを下にして置いたとき、
   スポンジが物体から受ける圧力の大きさは

--------------------------------------------

[1]

「どの面が下」とは書かれていません。

こういう時は、「圧力」ではなく

「物体にはたらく力(重力)の大きさ

を答えればOKです。


600gの物体にはたらく
重力の大きさなので、


600÷100=6(N)

これが答えです。


「100g=1N」 でしたね。

 こちらのページで説明しました。)


[2]

「面Aを下に」とあるので、

これは「圧力」を答えます。


「面A=200cm²」なので、

200÷10000=0.02(m²)

(※ cm² ⇒ m² の変換

 10000で割ります。


「圧力」は「N/m²」なので、

求めた「6 N」と、
「0.02 m²」を使います。


    6
 --------
  0.02

   600  ←分母・分子に×100をすると、
=-------   計算が楽ですよ。
   2

=300(Pa) (または 300 N/m²)


簡単に答えが出ましたね!

N/m² の計算法は大事なので、

何度も練習しましょう。



<おまけ>

「cm² ⇒ m²」は、どうして10000で割るの

と思った中学生もいるでしょう。

でもそんな皆さんは、

こちらのページをまだ読んでいませんね?


面積についてよくある疑問を
解説したので、


上記ページを読んでみてください。

その後で戻ってくると、

“すごく分かるようになったぞ!”

と感じるはずです。

基礎から順に積み上げるのが、
成績アップのコツですよ。



さあ、中1生の皆さん、
次のテストは期待できそうですね。


定期テストは「学校ワーク」から
たくさん出るものです。

スラスラできるように、
繰り返し練習しましょう。

ものすごい上昇で、周りを驚かせる
ことができますよ!
 

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