ふと、不思議に思ったことはありませんか？
- 「どうやって風船は膨らむんだろう」
- 「なんでタイヤの空気が抜けるんだろう」
- 「ストローでジュースが飲めるのはなんで」
これらの元になっているのが「圧力（Pressure）」になります。
ただ、物理の公式で説明しても、正直わかりずらいですよね。
そこで、ぱっと見でわかる！をコンセプトに、「圧力とはなにか？」を解説します。
- 【入門編】圧力とは？
- 【基礎編】圧力の動きをイメージしよう！
- 【応用編】圧力のルールをより身近に！
- 【発展編】ストローはどうやって吸っているの？
さっそく見ていきましょう。
【入門編】圧力とは？
圧力はキツキツ感を意識しよう
圧力と聞いてイメージして欲しいのは、「キツキツ感」です。
お相撲さんのお部屋で、イメージしてみましょう。
なんだか「狭そう…」と感じませんか？
では反対に、次の画像ではどうでしょう。
先ほどと比べると、「広々としている」と感じられるかもしれません。
まさしくこの感覚が、高い圧力と低い圧力を表しています。
液体や気体でも考えてみよう
では、液体や気体においては、どのように圧力が存在するのでしょうか。
ここでは、先ほどの「お相撲さん」と代わりに、「液体や気体の粒」をイメージしましょう。
すると、高い圧力と低い圧力はそれぞれ次のように想像できるはずです。
こう考えると、圧力という概念もシンプルですよね。
【基礎編】圧力の動きをイメージしよう！
圧力は高いところから、低いところへ
それでは、圧力とはなにかがざっくり理解できたところで、ひとつの「圧力のルール」をお伝えします。
それは「圧力の高いところから、圧力の低いところへ」というルールです。
「圧力のルール」とは
ここでも、イメージをしてみるとわかりやすいです。
先ほどの「高い圧力の部屋」と「低い圧力の部屋」を繋げてみましょう。
どちらの部屋にいてもいいなら、広い方がいいですよね？
すると、お相撲さんたちは、「より広々とした方へ」、つまり「低い圧力の部屋」へと移動しようとします。
そうして移動していった結果、どうなると思いますか？
結果は、どちらの部屋も同じぐらいの「キツキツ感」になります。
全員のお相撲さんが部屋を移動してしまうと、そちらの部屋が今度はキツくなってしまいますからね。
圧力を上げる・下げる方法は？
先ほどは、「」高い方から低い方へと移動する、というお話をしました。
ですが、「無理やり」圧力を上げる・下げることもできます。
では、お相撲さんをひとり部屋に押し込んでみましょう。
すると、なんだか部屋は狭くなりますね。
つまり、「押し込む」ことで、「圧力を上げる」ことができるのです。
では、反対に、一人のお相撲さんを引っ張り出してみましょう。
すると、今度は部屋は広くなりました。
つまり、「引っ張る」ことで、「圧力を下げる」ことができるのです。
【応用編】圧力のルールをより身近に！
ここでは「風船のイメージ」で、より身近に圧力のルールを考えていきましょう。
風船に息を吹き込んでみよう
では、「風船に息を引き込む」とどうなるでしょうか？
すでに風船の中に「空気の粒」が詰まっているところに、「空気の粒」を押し込んでいることになります。
つまり、風船の中の圧力は大きくなります。
風船は柔らかい素材出てきているので、圧力が大きくなると自然と膨らむのです。
風船に穴を開けてみよう
では、反対に風船に穴を開けた場合はどうなるでしょうか？
風船の中は「圧力が高い」のに対して、外の空気は「圧力が低い」です。
その結果、穴から空気の粒が逃げていくことになります。
すると、風船の中の圧力は下がっていきますね。
なので、今度は風船が自然と萎んでいくのです。
【発展編】ストローはどうやって吸っているの？
ここまでの復習
このように、圧力とはとてもシンプルなものです。
- 圧力とは「キツキツ感」
- 圧力は高いところから低いところへ
- 圧力が均一だと動きは起こらない
- 押し込めば圧力は上がる
- 出ていけば圧力は下がる
これらの仕組みを組み合わせて、ストローの仕組みを考えてみましょう。
ストローで吸ってみよう
ここでは、ストローで水を吸うことを考えてみましょう。
まずは、ステップ０として、ストローを吸う前です。
水の中には、水の粒による圧力があり、ストローの中には、空気の粒があります。
圧力はどちらも均一になっています。
なので、圧力による粒の動きはありませんね。
それでは、ストローを吸ってみましょう。
ストローを吸うことで、ストローの中の空気の粒が吸い込まれました。
すると、ストローの中は、圧力が低くなりますね。
ですが、水の中は、まだ圧力がもともとの状態です。
そうすると、圧力は高いところから、低いところへ動きます。
より「圧力の高い」水の中から、「圧力の低い」ストローの中へと、移動していきます。
その結果、ストローの中の水を飲むことができるのです。
【まとめ】 圧力をイメージで理解しよう
この記事では、「圧力とは」をテーマに、ぱっと見で理解しやすい形で解説してきました。
この圧力の知識は、「液体を動かす」際に必要になってきます。
つまり、私がエンジニアとして働く中でも、重要になってくるコンセプトなのです。
身近なところから、技術的なところまで、「圧力」が世の中にありふれています。
どこに圧力が存在するのか、ぜひ考えてみてください。
最後まで読んでいただき、ありがとうございました。
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