圧力とは何か、圧力の計算が読むだけでわかる！

このページでは

について中学生向けに解説をしていきます！！

では、力と圧力の学習スタート☆

力と圧力

力と圧力の勉強を始めていこう。

ここは定期テストから高校受験まで、

とてもよく出題されるところだね。

「難しいから」かな？笑。

考え方も、計算も難しいからね。

１回で全部は理解できなくても大丈夫。

何回も読んで何回も問題を解けば、できるようになっていくよ。

圧力とは何か

まず、「圧力」とは何かをイメージできるようにしよう。

特に「力と圧力の違いを説明して。」と言われた時に、うまく説明できない人はしっかりとね！

公式を覚える前にイメージをつかむといいよ！

では、勉強スタート☆

ねえ、ねこ吉。ねこ吉のほっぺを、指で押してもいい？

じゃあ、１０Ｎくらいの力でいくね！

おりゃ！

どう？どんな感じ？

そっか。じゃあもう１回いくよ。

もう一度１０Ｎの力で押すね！

どうしたの？

押す力加減はさっきと変えないよ？

同じ力なのに？

その通り！ねこ吉。大正解！！

同じ力の大きさでも、

指より針で刺されたほうが痛いよね。

（あたりまえだけど。）

これは力の大きさは同じでも、圧力は全く違うからなんだ！

１　指　　　　　　　　　　　　２　　針

　　

↑力は同じ。圧力は全然違う！！

そうとも言えるけど、

正確には「触れている部分の面積が小さいほど、圧力は大きくなるんだ。」

もう一つ例を出すね！

ここに質量１ｋｇの物体があるとするよ。

１ｋｇ＝１０００ｇだね。

ねこ吉。１０００ｇの物体にかかる重力（力）の大きさはわかるかな？

このようになる。→　

OK！いい感じ！（わからない人は下のボタンから復習してこよう！）

では次の質問。この物体を縦（たて）にするよ。この物体にはたらく重力は何Ｎかな？

縦にする→　

お！これも正解だよ。

縦にしても質量は変化しないもんね。

このようになる。→

そっか。ではこの物体を、

横・縦それぞれで、スポンジの上に置いてみるよ。

スポンジのへこみを比べてみてね！

　　　横　　　　　 　　　　　　縦

　　

そうだよね。でも、力の大きさは同じなんだよね？

そう。このスポンジのへこみが「圧力」なんだ。

力は１０Ｎで同じだけど、

圧力はちがう。だからへこみが違うんだね！

なぜ圧力が違うかというと、「触れている面積が違うからだったね！」

面積が大きいと圧力は小さくなり面積が小さいと圧力は大きいんだね。

　　　横　　　　　　　　　　　　　　縦

　　　

あと、スキーの板を履いていると、足が雪に埋まりにくくなったりするよね。

これも、雪と接する面積がふえて、圧力がへるためなんだよ。

ほかにも、ガビョウを刺すときや、ハイヒールで踏まれて痛い時など、圧力は身近にたくさん例があるんだね！

圧力の単位

次は「圧力の単位」についてだよ！

詳しく知りたければ下のボタンから勉強してきてね！

簡単に確認すると、

単位は数字の後につける、とても大切なもののことだったよね。

例えば日本のお金の単位は「円」だね。

数字の後に「円」をつけると決まっているんだ。

「３００円」と言えば、「お金の話をしているな」とすぐにわかるね。

「お小遣いいくら？」と友達に聞かれた時に「１０００ｇ」と言ったら、変な人になるでしょ？

だから、数字の後につける「単位」はとても大切なものなんだよ！

話を戻して「圧力の単位」を説明するね。

圧力の単位は「Pa」と書いて、「パスカル」と読むんだ。

だからテストで「圧力を求めよ。」と聞かれたら、「○○Pa」と答えなければいけなんだね。

あと、圧力には「Ｎ/ｍ²」（ニュートンマイ平方メートル）という単位もあるんだ。

これは「Pa」とまったく同じ単位で

「１００Pa」も

「１００Ｎ/ｍ²」も

どちらも同じ意味だから、どちらを使ってもいいよ。

ただ、今は「Pa」を使うことが多いし、簡単だからPaがおすすめかな。

そうそう。「力」と「圧力」は違うものなんだね。

圧力の公式と求め方

ここからは圧力の計算について説明していくよ。

まずは圧力の求め方。つまり公式だね。圧力の求め方は次のようになるよ。

これは、圧力【Pa】＝力【Ｎ】÷面積【ｍ²】と同じ意味だね。

例題を解いてイメージしてみよう。

例題 ①　面積１００ｍ²に１００Ｎの力を加えた。圧力はいくつか。

例題 ②　面積１ｍ²に１００Ｎの力を加えた。圧力はいくつか。

答え　①　１Ｐａ　（１００÷１００）

　　　②　１００Ｐａ　（１００÷１）

できたかな？

そうだね。

圧力の計算の公式

をしっかりと覚えておこう！

ここでもう一つ、便利な公式の覚え方を紹介するよ。下の図を見てね。

みんなはこのような図を見たことがあるかな。

これを使うと、圧力、力、面積の求め方が簡単にわかるんだよ。

①　圧力を求めたい場合

この図は「求めたいものをかくすと公式が出てくる」んだ。

圧力を求めたい場合は、「圧力」をかくそう。

するとこのように、力÷面積と出てくるね。

だから圧力は力÷面積で求められるとわかるね！

もしくは、「図の÷」のところの横棒を分数の横棒と考えて、「面積分の力」と考えてもいいよ。

これらはもちろん、さっき覚えた

と同じ公式になるね。

②　面積を求めたい場合

この図のすごいところは、「面積」を求めたいときも使えることなんだ。

面積を求めたい場合は、「面積」をかくしてみよう。

このように、力÷圧力と出てくるね。

だから面積は力÷圧力で求められるとわかるね！

それか、「図の÷」のところの横棒を分数の横棒と考えて、「圧力分の力」と考えてもいいね。

③　力を求めたい場合

「力」を求めたい場合にもこの図は使えるよ。

力を求めたい場合は「力」をかくしてみよう。

このように、圧力×面積と出てくるね。

だから力は圧力×面積で求められるとわかるね！

とても便利な

この図はぜひ使えるようになろう！

上が「ち」、左下が「あ」右下が「め」だから

「血のあめが降る」と覚えるといいかな！

圧力の計算問題

さあ、あとは練習あるのみだよ。ただ、間違いやすいところも多いから、計算練習も少しだけ説明するね。

基本の計算問題

まずは基本問題からいくよ。公式の使い方の確認だね。

問１　５０Ｎの力を４ｍ²の面積に加えたときの圧力を求めよ。

-解説と答え-

圧力を知りたいから、圧力をかくすよ。そして、「力＝５０」「面積＝４」。よって

　となるね。

あとは計算。「５０÷４」か「４分の５０」だね。

答え　１２．５Ｐａ　

だね。単位を間違えないでね。

（注意！理科では分数ではなく少数で答えるのが正しいよ。）

問２　１００Ｎの力を加えると、圧力は２Ｐａだった。圧力を加えた面積を求めよ。

圧力の公式②

-解説と答え-

面積を知りたいから、面積をかくすよ。そして、「力＝１００」「圧力＝２」。よって

100÷２　となるね。

あとは計算。「１００÷２」か「２分の１００」だね。

答え　５０ｍ²

だね。単位を間違えないでね。（面積を聞かれているから単位はｍ²だね。）

問３　１００Paの圧力を５ｍ²に加えたときの力は何Ｎか。

-解説と答え-

力を知りたいから、力をかくすよ。そして、「圧力＝１００」「面積＝５」。よって

　となるね。

あとは計算。「１００×５」だね。

答え　５００Ｎ

だね。単位を間違えないでね。（力を聞かれているから単位はＮだね。）

標準問題

次に標準問題だよ。ここができれば圧力の苦手は解決☆

問１　図１の物体が床に与える圧力を求めよ。

　　

-解説と答え-

「圧力」を聞かれているから、力÷面積で答えを求めることができるね。

ここで注意だよ。「質量が書いてあれば、物体が床に加える力はすぐにわかる」

これをしっかりと覚えておくことがポイントなんだ！

だって、１００ｇの質量は１Ｎの力になおすことができるもんね。

　となり力は８Ｎだね。

次に面積だよ。ここでの面積は、床と接している面だから、図の緑色のところになるね。

面積は４×２で８ｍ²だね！

あとは圧力を計算するだけだね！力が８Ｎで、圧力が８ｍ２だから

となって、８÷８＝１

答え　１Ｐａ

だね！こんな少ない圧力は普通はないけどね☆

問２　図２の物体が床に与える圧力を求めよ。

　　

-解説と答え-

それが全然違うんだよ。問１とどこが違うかわかるかな？

そう！これだけで難しさが全然違うんだ。

なぜなら、

で学んだように、「圧力の計算をするとき、面積の単位はｍ²でなければいけない」と決まっているんだよ！

もう一度図２を見てみよう。

だね。この物体が、床に接している面積は

８ｃｍ²だよね？これをｍ²になおさなければいけないんだ。

８ｃｍ２は０．０００８ｍ²だね。

そっか。１万で割り算するとなおせるよ。それか、

のように、「ｃｍ」を「ｍ」に変えてからかけ算して、０．０００８ｍ²

とするのもわかりやすいよ！

それでは答えを求めるよ。力は質量８００ｇを力になおして８Ｎ

面積は０．０００８ｍ²だね。

８÷０．０００８＝　１００００

答え　１００００Pa　

圧力はこのくらいの大きさはよくあるんだよ。

テストで１００００Ｐａなどの答えになっても、計算間違いを心配しなくて大丈夫だよ。

さて、これで「圧力」の勉強は終わりだよ。

ここまで読んだ君は本当にすごいね！

２回も３回も読みに来てね、

読むたびに少ない時間でよくわかるようになるよ！

続けて力の学習をしたい人は、下のボタンを使ってね！

①力のはたらき
②いろいろな力の種類
③力の単位、力と質量の関係
④フックの法則
⑤力の矢印の書き方
⑥質量と重さの違い
⑦圧力とは何か、圧力の計算←今ここ
⑧水圧
⑨浮力
⑩気圧