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オトナの中学理科講座

【物理】水中の泡、上昇スピードが速いのは?
水中の空気の泡は、水面に向かって浮かんで行きますね。また、水深が浅くなるにつれ泡は大きくなります。では、同じ深さの場所に大きさの違う2つの泡があった場合、早く浮上するのはどちらでしょうか?
正解

正解は 「大きな泡」

水中の泡にかかる力は大きく2つ。いわゆる浮力と、水が泡を押さえつける抗力です。浮力は気泡の体積(泡の半径の3乗)に比例しますが、抗力は気泡の断面積(泡の半径の2乗)と上昇速度の2乗に比例します。従って半径が大きいほど、浮力が大きくなり泡の上昇速度は速くなります。ちなみに、泡の大きさは浮上するにつれ大きくなりますが、浮上速度は徐々に遅くなり、その減速幅は限りなくゼロに近づいていきます。

不正解

正解は 「大きな泡」

水中の泡にかかる力は大きく2つ。いわゆる浮力と、水が泡を押さえつける抗力です。浮力は気泡の体積(泡の半径の3乗)に比例しますが、抗力は気泡の断面積(泡の半径の2乗)と上昇速度の2乗に比例します。従って半径が大きいほど、浮力が大きくなり泡の上昇速度は速くなります。ちなみに、泡の大きさは浮上するにつれ大きくなりますが、浮上速度は徐々に遅くなり、その減速幅は限りなくゼロに近づいていきます。

オススメ用語解説

発熱体

概要

発熱体とは、ヒーターの一種で、それ自体が熱を発生するものの総称。電気的な場合はジュール熱を用いた抵抗発熱体があり、発熱媒体としては銅、ニクロムなどの金属や、カーボン、セラミックなどがある。金属線を用いるタイプは柔軟性があり、配管に巻付けて用いることもできる。セラミックはプレート状で、筐体に差込んだり、加熱するものを上に載せて用いることが多い。
外部から加えられた熱を蓄積する場合は蓄熱体である。
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