I3-02: 晴雨計 - 重さのパラドックス

目的: 直感的でない問題を使って,晴雨計が実際にはどのように働くかを示す。

記述:写真にあるように水で満たした晴雨計の管をばねばかりから吊しておきます。机の上に水槽(ビーカー)が静止しています。 そのとき晴雨計の管の底がちょうど水面の下に来るようにしておきます。晴雨計の管の頂上に一つ穴を開けて,空気が管に入ってくるようにします。だから,管の中の水は水槽に流れ出してくるのです。

質問: 管の中の水を空気 と入れ替えた後,ばねばかりの読みはどうなるでしょうか。
(a) もとの読みより大きくなる。
(b) もとの読みより小さくなる。
(c) 管にいっぱい水が入っていたときの読みと同じである。
答: 答は元の読みよりも小さくなるです。

大気圧が管の中の水を保っているということを知っている人にとってはこれは面白い質問です。それから彼等には水が晴雨計から流れ出したあと,ばねばかりの読みを小さく変えた力が実際何なのかという問題が残されているのです。

提案: 実験をする前に学生たちに投票させてください。

参考文献: (PIRA 2B20.35) すばらしい論文が数個あるので演示実験参考文献ファイルをご覧下さい。

実験装置: ばねばかりに吊した水晴雨計。

SETUP TIME:None.


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