プレッシャー
ボウリングのピンを壁に打ち付けようとしても、人々はボウリングのピンを貸してくれなくなります。一方、釘は同じ力で打った場合、壁を突き刺す可能性がはるかに高くなります。これは、力の量を知るだけでは必ずしも十分ではないことを示しています。また、その力が衝突面にどのように分布するかを理解する必要もあります。釘の場合、壁と釘の間の力はすべて、釘の尖った先端の非常に小さな領域に集中していました。一方、ボウリングのピンが壁に接触する面積はかなり大きいため、力はそれほど集中していませんでした。
圧力方程式
面積あたりに加えられる力の量は、圧力として定義されます。
P=F ⁄A
この定義は、1 平方メートルあたりのニュートン、N ⁄m² が圧力の単位であることも意味します。これは、パスカルまたは略して Pa としても知られています。
速度
あなたの速度運動は、おそらく科学的な定義に似ています。短時間で大きな変位が発生すると速度が速くなることは既にご存じでしょう。速度は、距離を時速マイルや時速キロメートルなどの時間単位で割った値で表されます。
速度方程式
場所の変化を移動時間で割った値が、平均速度の計算方法です。
ここで、Vavg =平均速度
Δx=位置の変化
xf および x0=最終および開始位置
時刻 tf と t0
圧力と速度の関係
速度と圧力が反比例するとは、圧力が上昇すると速度が低下し、位置エネルギー、運動エネルギー、圧力の代数的合計が維持されることを意味します。圧力は、速度が上昇するのと同じように減少します。物体が特定の方向に移動する速度を速度と呼びます。圧力とは、物体に作用または適用される物理的および外力です。
圧力と速度の関係に関するベルヌーイの公式
ベルヌーイの方程式は、エネルギー保存則の流体システム バージョンと見なすことができます。これは、流体力学で最も重要で役立つ方程式の 1 つです。非圧縮性非粘性流れでは、圧力と速度の間のリンクが確立されます。
これは、流体力学で最もよく知られている方程式です。多くの場合ベルヌーイ効果として知られるベルヌーイの方程式は、流れる流体の定性的挙動を表します。この効果により、流速が速くなる場所では流体の圧力が低下します。流路の狭窄におけるこの圧力低下は、最初は直感に反するように見えるかもしれませんが、圧力をエネルギー密度として見ると、そうではなくなります。狭窄部を通る高速の流れでは、運動エネルギーは圧力エネルギーを犠牲にして膨張しなければなりません。方程式の項の次元は、単位体積あたりの運動エネルギーです。
結論
多くの自然現象に影響を与える両方の巨視的な要因が、圧力速度の関係を比較するときに共通していることの 1 つは、それらが両方とも巨視的なパラメーターであるということです。一方、圧力は、単位面積あたりの力の測定値です。一方、速度は、変位の変化率の測定値です。
流体 (液体や気体など) の速度が速いほど、圧力は低くなります。ベルヌーイの原理はこれの名前です。流体分子のランダムな動きにより、流体圧力が発生します。流体が加速すると、ランダムな動きからのエネルギーの一部を利用して、流体を現在の方向により速く推進します。その結果、圧力が低下します。
