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【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

真空乾燥機

概要

真空乾燥機とは、気圧の低い状態では100℃以下で水が気化する原理を用いて乾燥処理を行う乾燥機の一種。ヒーター方式のように温度を上げずに水分を除去することができ、ワークを熱により傷めないのが特長で、半導体部品など熱に弱いものや食品などに適応する。水分を含んだ廃棄物の減量などにも使用される。加熱のための燃料が不要だが、真空装置が必要になる。
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