浸水と避難 — 水深何cmで車のドアが開かない?
中3〜高2 ✦ 物理 ✦ 圧力と浮力 ✦ 浸水と避難・静水圧·圧力と浮力/浸水
動かす前に — どうなると思う?
水深を30→60cmに倍にすると、ドアを押す力は何倍?
ヒント: 水圧は深さに比例。ドア全体ではどう効く?
水が外にたまると、ドアは水圧で押さえつけられる
水深 40cm:もうドアは開かない
押せる力
ドアにかかる力 F784 N
人が押せる力330 N
開かない限界26 cm
水の力は『深さ・速さの2乗』で急に強くなる
水の中では、深いところほど水圧(まわりから押す力)が大きくなります(深さに比例:P=ρgh)。 ドアのように面で受けると、合力は深さの2乗で効くので、深さが2倍になると力は約4倍。 「ちょっと深いだけ」「少し流れが速いだけ」が、一気に命に関わる力に変わります。
3つの場面で確かめる
- 🚗 車のドア — 外の水が深くなると、水圧でドアを押さえつけ、 やがて人の力では開かなくなる(外開きで約26cm)。
- 🚶 流される — 流れる水は浅くても危険。水深×流速がある値を超えると 足を取られ、立っていられなくなる(子ども・高齢者はもっと低い値で)。
- 🛣 アンダーパス — くぼ地は水が見た目以上にたまり、 わずか25〜30cmで浮力が車重を上回って車が浮く。ドアも開かず脱出困難に。
