ベルヌーイの定理①解答

正解:(4)

解説:位置、圧力、運動が正解。高さや速度など紛らわしい用語に注意。

高校物理までの力学でのエネルギー保存では位置エネルギーと運動エネルギーのエネルギー変換が主であったが、水管ではそれらに加えて、圧力エネルギーまで含めたエネルギー保存の法則である。

竹筒や注射器などの古典的な水鉄砲では、水を入れただけでは発射口から水はでないが、持ち手を押し込む(圧力を加える)と、水が飛び出す。これは圧力エネルギーが運動エネルギーに変換されたためである。押し込む前は持ち手側と発射口側では同じ大気圧が加わって、圧力が釣り合っているため水は出たり戻ったりしないが、持ち手を押し込んだり、逆に引き抜いたりすることで、圧力差が生じて、水が発射されたり、吸いこんだりする。 ベルヌーイの定理は、まさにその水管の位置エネルギー・圧力エネルギー・運動エネルギーのエネルギー保存の法則に基づいて導出した定理である。

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