理科

どこでもドアは発明されるか? 高校受験の範囲で考察しよう! 中篇

続きです。初回記事はこちら

☆力の大きさを求めてみよう!

圧力と面積がわかれば、あとは掛け算するだけです!

38000Pa × 2平方メートル = 76000N

現在の中学理科(=高校受験)では、力の単位はN(ニュートン)を用いることになっていますので、76000Nと答えれば終わりですが、

これがどれだけの力なのかを実感するために、本問では敢えてkg重での解答を求めています。

本問では1N=0.1kg重(100g重)という条件をつけておきましたが、この値は常識として一応知っておいたほうがよいと思います。(ただし近似値であって正確な値ではないことは高校で学習します)

76000N × 0.1kg重/N = 7600kg重 (7.6トン)

いかがでしょうか!

7.6トンもの重さに耐えられる素材のドアはなかなかなさそうです。

別に富士山頂まで行かなくても、天気図を見れば地上同士でも、

高気圧と低気圧とで数十hPaの差があることはよくあります。

今回の問題は380hPa差でしたが、同じ条件ならば20hPa違えば

400kg重(4000N)もの力がかかることになります。

☆オマケ1 かなりの強風が吹く

これは中学2年生の学習範囲ですが、

風は高気圧から低気圧に向かって吹きます。

気圧差が大きいほど強風になります。

どこでもドアは、気圧差で大きな力がかかる、という以外にも

開けた瞬間にめっちゃ強風が吹く、ということも実現が困難な理由の一つです。

ちなみに、飛行機の窓が開かない理由もこれです。

飛行機が飛んでいる成層圏の下層は、気圧が100hPaもありませんので、

強風具合は富士山頂に行くどこでもドアの比ではありませんね。

万が一、飛行機の窓が開いたら、飛行機の中から外に向かってめっちゃ強風が吹いて、

みんな吹っ飛ばされてしまうでしょう。

…ん?飛行機の窓は壊れませんから、壊れないどこでもドアくらいは頑張れば作れるのかな?

(続きます…)

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