風呂場で、洗面器を持ち上げた時の現象の説明。

レス31

（トピ主 3 ）

みやん

2016年11月09日 10:56

話題

息子とお風呂に入り、洗面器を裏向きにし、湯船につけて空気を入れずに持ち上げたところ、水面よりも上に、洗面器中の水が持ち上がりました。なんで、そうなるの？と言いました。私にも、どういう仕組みなのかは、分かりませんでした。ネットで調べてみたら、大気圧と表面張力が関係してる。までは、理解出来ました。そう説明したのですが、本人はすっきりしないようです。それに私も理解度が足りずに、何故そうなるのか？でモヤモヤです。子供に説明出来ないのは、私がきちんと理解をしていないからだと思います。小学５年生に分かりやすい説明を頂けないでしょうか。大気圧も、表面張力のことも調べてみましたが、？？？な親です。結局、そのふたつが何故そこが結びつくのか分かりません。センスがないと理科って、難しいですね。

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わかりやすい説明

🐧

もか

2016年11月10日 15:12

もう五年生なんだから一人でお風呂に入りなさい、から始めることじゃないですか？

トピ内ID：8005397858

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洗面器を裏返して

🙂

傀儡課長

2016年11月10日 15:12

そのままお湯に沈めると空気が入っているので洗面器の中にお湯が入らない現象は理解できますか？

トピ内ID：9950847883

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れすしませう

🙂

あ

2016年11月10日 15:12

洗面器の中のお湯が下に落ちる力よりも、その周りのお湯の表面にかかる大気圧の力が大きいからです。簡単に言うと、大気圧が洗面器のお湯が落ちないように支えているのです。

トピ内ID：3555578842

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そういう時は

🙂

ささ

2016年11月10日 15:12

そういう時は科学館に連れて行って、そこの説明員の人に聞けば教えてもらえる。

トピ内ID：2095590599

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レスします。

🎁

あのー

2016年11月10日 15:12

真空状態　これも付け足して検索をあと別の現象ですがバケツ・水・ぐるぐる・遠心力というのも真夏にやると面白いですよ。

トピ内ID：3483972586

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大気圧の影響です

🐶

おじさん

2016年11月10日 16:11

水の場合であれば洗面器の深さどころか１０ｍ位の高さまで持ち上がります。ペットボトルとストローを用意して実験して下さい。ペットボトルに水を一杯入れ洗面器に逆さまにして立てます。こうすればペットボトル内に水が一杯溜まったまま流れ出しません。これは洗面器の水を大気圧が押し付けているためペットボトル内の水の重さでは出られないのです。ストローを洗面器に差し込みゆっくりと空気を吹き込むと泡が出ますね。その泡がペットボトルの中に入るようにストローを動かすと空気が入った分だけ水が出てきます。入った泡の空気の圧力がペットボトル内の水を上から押し付けその分の水が出てくるのです。

トピ内ID：2937381283

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中に空気がないからですよね？

🙂

2016年11月10日 16:11

お母さまかお父さまか… ５年の娘を持つ母です。洗面器内の空気がないから水は持ちあがると思うのですが、圧力の問題ですよね？ちょっと質問の聞きたい部分が違っていたらすみませんですうちは３年の息子もいるのですが、私はたまにですが子供と入るときもありますが５年の娘とはパパは入らないです。息子さんは親と入るのはまだ全然OKなのですね！母と息子さんだとすると、ちょっとイメージがわかなかったので・・・

トピ内ID：9211306500

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大気圧は、１０メートルの深さの水の圧力と同じだ

😀

ストロー

2016年11月10日 18:21

＞センスがないと理科って、難しいですね。難しくなんかないですよ。コップのジュースをストローで吸って飲みますよね。疑問なんか感じてないでしょ！それと原理は同じです。＞洗面器を裏向きにし、湯船につけて空気を入れずに持ち上げたところ、水面よりも上に、洗面器中の水が持ち上がりました。洗面器を持ち上げたことで、洗面器が湯を吸い上げていることになっているのです。「持ち上げる力＝吸う力」です。一方、大気圧は洗面器の中には無くて、外の湯船表面を押し下げています。10メートルの水圧と同じ力で押し下げている。だから、洗面器の中には最初に入れた湯がいつまでもあるのです。

トピ内ID：0413094531

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真空

まさ

2016年11月10日 20:52

洗面器の中に空気が入れないからという説明ではダメかな？

トピ内ID：9136285623

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滑り台で例えれば？

🐧

ててて鳥

2016年11月10日 23:27

滑り台で遊んだ時に、滑り落ちまいとしてしがみついたことがありませんか？それと同じことだと言えば、理屈はともかく納得するのでは？

トピ内ID：5200634822

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トリチェリーの実験ですね。

幸ひ住むと人のいふ

2016年11月10日 23:27

湯船の水面には大気圧がかかってるけど、洗面器の中の液面にはかかってないでしょ。空間ができたらそこは真空です。これをガラス管の中の水銀柱でやると、気圧が測れます。

トピ内ID：9551802251

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空気が押しているから

🙂

ないしょ

2016年11月11日 10:58

表面張力はほとんど関係無いように思うのですが、どうなんでしょう。実は地球上には分厚い空気の層があって、我々はその一番底に住んでいるので、空気に押されているのです（＝大気圧）。洗面器を水で満たしてひっくり返して持ち上げますと（少々空気が入っていても良いです）、もちろん空気が洗面器の底を押すのですが、洗面器の底は硬くかつ固定されていて空気が水を押し下げる事ができません。それで水が湯船の水面まで下がらないのです。例えば、(1)洗面器の底に穴を開ける、(2)底がゴムのように柔らかい、(3)底が固定されておらず自由に上下できるようにする、などのやり方で空気が洗面器内の水を押し下げ続ける（押す、だけではなく）事ができるようにすれば、洗面器内の水は湯船の水面まで下がります。それ以上に下がった場合、今度は湯船の水面の方が空気に押される力が強くなるので結局同じ位置になった所でバランスが取れて止まる事になります。

トピ内ID：7974507778

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空気は目に見えないけど、ここにいっぱいあるんだよ。

トビー

2016年11月11日 16:23

目に見えないけど、空気っていっぱいあるんだよ。それでね、地球の上にあるものは全部、地球に引っ張られてるんだよ。引力とか重力って聞いたことあるでしょう？目には見えないその空気もね、地球にひっぱられて、このお風呂の水面を押しているの。洗面器の中の水も本当は下にひっぱられてるんだけど、水面の方が広いから、引っ張られる力も大きくて、洗面器の中の水が戻れなくなっちゃったんだよ。 …っていうのはどうでしょう。

トピ内ID：0529951987

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大気の重さ（大気圧）によって支えられている

燎

2016年11月11日 19:45

風呂の水面の上方には１０km以上に積み上がった空気の層があります。この空気の重さが風呂の水面に作用する力になります。これが大気圧です。この力は、１平方センチ当たり約１kgf（１kgf/cm^2）です。普段は意識しないけど、結構な力です。大気圧による力は、風呂桶の底に作用します。液体を伝わる力は、全ての方向に作用するので、風呂桶の側面にも、さらには洗面器内の水にもに作用します。洗面器内の水のうち、風呂の水面より高い部分の水は、重力に引かれて落ちようとしますが、風呂の水からの力により下から支えられるため落ちません。これが洗面器内の水が持ち上がる理由です。洗面器の底に孔をあけると、洗面器内の水の上面に大気圧が作用し、洗面器内の水を押し下げようとします。洗面器内の水に下向きに作用する力は、水自身の重さと、大気圧です。上向きに作用する力は大気圧だけです。このため、下向きの力が勝って、水は落ちます。これだけなら、表面張力は関係ありません。なお、本来「圧力」とすべきところも「力」としてあり、不正確な記載になっていますが、小学生向けならこの程度でもよいかと。

トピ内ID：9087219585

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プッチンプリンで大気圧を考えてみる

燎

2016年11月11日 22:04

プッチンプリンを逆さまにしてもプリンは落ちません。これは、プリンの下面に大気圧が作用して、プリンを支えているから。プッチンして底に穴があくと、プリンの上面にも大気圧が作用します。下面と上面に作用する大気圧は相殺されて、プリンの重さを支えるものがなくなり、プリンが落ちます。水の場合は、プリンより流れやすいので、コップを逆さまにすればこぼれます。でも、こぼれない方法があります。 (1) コップに、縁から盛り上がるくらいたっぷり水を入れる。 (2) 葉書など固めの、コップの口より大きい紙で(1)のコップに蓋をする。 (3) 紙を支えながらコップを逆さまにする。 (4) 紙を支えている手をそっと離す。紙で蓋されたままコップの水はこぼれません。これは、紙に下から大気圧が作用し、水の重さを支えているためです。プッチンプリンと同じです。

トピ内ID：9087219585

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トピ主です。

😀

みやんトピ主

2016年11月11日 23:28

みなさま、ありがとうございます。本トピとの主旨とは関係ないですが、母親として５年生の息子と風呂には入っていることは、まあ突っ込まれるよな（笑）の、他人にはどうでも良いいい訳です。以前はひとりで入っていたのですが、秋に入り、本人が立て続けに縫う怪我や高熱を出す病気をして、最近メンタルが非常に弱くなりました。ひとりでいることや、暗闇が怖いそうです。私も本意ではないですが、今は心のリハビリの為にと一緒に入浴しています。不愉快だし、おかしいとの意見は重々承知していますこの辺りは家庭の事情なので、ご容赦して頂けるとありがたいです。それと、色々と分かりやすく説明して下さり感謝しています。試してみたい実験等や驚きもあり、これなら分かってもらえるかな。とワクワクしています。折角なので、風呂場で出来る楽しい実験等があったら教えて下さい。今、眉間にしわを寄せながら頭をふる回転して、理解に努めています。

トピ内ID：0937813848

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ストローで考える

🙂

もぐ

2016年11月12日 10:08

子供が疑問に思ったことに、すぐに答えを教えることが必ずしも良いとは限りません。こういう疑問は本人に考えさせる（場合によっては何か月も）考えさせた方が良いと思います。こうやって思考力を養うと、将来（特に大学以降）の成績が違ってきます。この問いですが、洗面器ではなく、ストローで実験するとよいと思います。ストローを水の中に入れて片側を指で塞いで水面から出すと（反対側は水中）やっぱり、水が持ち上がります。このときストローの中の水は一生懸命下に落ちようとしますが、落ちたくても落ちてできた隙間に入るものがないので、落ちないのです。そこで、ちょっと指を緩めると空気が入って水が落ちていきます。今度はストローを口にくわえて中の空気を吸いだすと、気圧が下がり水が持ち上がります・・・普段ジュースを飲むときにやっていることです。では、なが～いストローを用意してビルの屋上から水を吸ったらどうなるかというと、最初のうちは勢いよく水が上昇しますが、持ち上げられた水の量が多くなると重くなってきて、しまいにはストローの中を真空にしても、それ以上持ち上がらなくなります。字数制限でここまで

トピ内ID：0468366059

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吸盤、これも足して検索を

🎁

あのー

2016年11月12日 17:30

吸盤の原理と同じです。簡単に考えてみるとコレです。

トピ内ID：3483972586

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結構，難しい問題ですね．

🙂

ともかく

2016年11月14日 11:15

　先に，小５でお母さんとお風呂・・・そう言えば，自分の父が死んだ日は，お袋と妹と一緒の布団だった気がしますね．　それから洗面器の問題ですが，大気圧がどーたらこーたら説明するのは簡単なんですけど，中学生レベルでしょう．小５の子の頭に，すぱ～んと入る説明は，なかなか難しいです．大気圧と言っても，空気に重さがあるのを確かめたのは中１でしたよ．一升瓶から自転車空気入れを改造したポンプで，大汗をかきながら空気を抜き，確かに２グラムくらい軽くなるのを確かめた記憶があります．だけど，トピ主にそれは無理っしょ．　一番解りやすいと思ったのは，プッチンプリンだと思います．　それから，少々，正しくない理論なのですが，古代ギリシャ時代のアリストテレスの物理学の本に，「自然は真空を嫌う」という説明があります．これが小５の子には（一時的な理解の仕方として）宜しいのでは？．つまり，そのまま洗面器を持ち上げると，中に真空ができそうになるので，水が持ち上がって真空をふさぎ，同時に空気が洗面器を下に押して，お風呂の中に洗面器を戻そうとするのだ．だから手が重くなる，という説明の仕方です．如何？

トピ内ID：9243642278

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トピ主です。

😀

みやんトピ主

2016年11月14日 16:36

皆様に感謝です。ペットボトルを持ち込んで、早速実験してみたところ、子供はそうか。とすぐに理解してくれました。結局、同じ事なんですけど、水が入ったペットボトルをひっくり返すだけ。が、目から鱗でした。これは本当に盲点でした。大気圧も以前、科学館に行った時に学んでいたので、すぐに合点がいったようです。理解が早いのは、さすが子供だな。とも。私はトリチェリーの真空や１０メートルまで水が上昇することも知らなかったので、本当に勉強になりました。ありがとうございます。それと表面張力は関係なかったですね。間違った方向に行ってました。大気圧と真空がキーだったんですね。プッチンプリンや吸盤も同じような現象だったと調べるにつれ、確かにそうだよな。と又、目から鱗が。本当に感謝です。

トピ内ID：0937813848

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子供の頃、「スゴい！」と思ったこと。

🙂

傀儡課長

2016年11月15日 13:03

１メートルぐらいのホースを用意して、中に水や湯を入れて両はじを親指でフタして片方のはじを湯船の中に入れ、もう片方は湯船の外の床のあたりで、親指のフタを同時に離すと、湯船のお湯がどんどん出ていきますよ。

トピ内ID：9950847883

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むかしの噴水

🎁

あのー

2016年11月17日 17:15

フランス、パリのベルサイユ宮殿は計算されて作られている噴水があります。モーターとか無しで昔の噴水は造られていました、規模も自然とデカくなりますが。日本でも昔そういう噴水のある宮殿の庭があったんです古墳時代の頃から（そんな造りの遺構が確認されてます外国から技師を招いて作ってもらったんだそうです）。

トピ内ID：3483972586

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そう言えば，子供の頃，え"～と驚いたこと

🙂

ともかく

2016年11月18日 10:56

　おぉ，ペットボトルで理解できましたか，それはよう御座いました．　「子供の頃、「スゴい！」と思ったこと。」で，ふとお風呂で不思議に思ったことを思い出しました．文字で説明するのは難しい・・・　　 ____Π~~~~Π＿＿＿（お風呂場の床）　　｜＿＿｜銭湯での話しです．床から50cmの高さに湯船の壁があり，お湯が満タンです．湯船の深さは１ｍです．つまり床からは下に50cmのところに底があります．その底に誰かがガムを吐き捨てたのです．（困ったもんだ）銭湯の従業員は，１ｍくらいのホースを持ってきました．どうするのかと思ったら，傀儡課長さんのおっしゃる様なサイホンにしました．お湯でホースを満たしてから，湯船の中と外の床にホースを這わすとお湯が出てきます．湯船の中のホースの先をガムの側に近づけると・・・ガムは吸い込まれ，床下50cmの湯船の底から，床の上に流れ出ました！ガムとお湯は，どうして湯船の底から50cmの高さを昇ることができたのでしょうか？　何も動力が無いのに？？？？何方か，膝を打って解るようなご説明を・・・

トピ内ID：9243642278

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洗い場の床より水面が高いから

燎

2016年11月20日 13:00

サイホンを考えるときには、入口側と出口側の「水面」の高さを考えます。今回の場合、洗い場側は、水面がないのでホースの出口の高さで考えます。湯船側の水面より上のホース内の水の重さと、洗い場側のホース内の水の重さの、重い方に水が流れます。天秤みたいなものです。湯船側は水柱の高さがほぼ０で、洗い場側は50cmになり、重い洗い場側が勝って水がこちらに流れます。ホース入口は、水中であれば、どこにあってもかまいません。水に浸かっている部分のホース内の水は、湯船の水の浮力により、重さが０になっていると考えるとわかりやすいかな？

トピ内ID：9087219585

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トピ主です。

😀

みやんトピ主

2016年11月20日 21:42

私も子供の頃、風呂場にホースがあったので、傀儡課長さんのように遊んでいたのを覚えています。ストローでも出来るのかな？出来るならやってみようかな。今思えば、確かに不思議ですよね。何でそうなるんだろう。大気圧と水温かな？と思いましたが、私も気になるので、今からネットで検索してみます。

トピ内ID：0937813848

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サイホンって言うんですね。

🙂

傀儡課長

2016年11月22日 17:30

灯油用の手動ポンプも、この原理を活用したものだと思うのですが、手でプコプコやる人が多いようですね。サイホンの原理を使えば、電動ポンプなんていらないと思うのですが。

トピ内ID：9950847883

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re:洗い場の床より水面が高いから

🙂

ともかく

2016年11月23日 16:02

　遅くなりました．　膝を，ポンポンポ～ン．

トピ内ID：9243642278

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単純に考えましょう

🙂

レンジ

2016年11月23日 21:08

洗面器を持ち上げたときに、お湯が持ち上がらないとすると、洗面器の中の空間には何が入っているのでしょう。そう、何もない真空です（厳密には水蒸気がある程度入っていますがこれは少量なので無視します）。真空にしようと思えばすごい力で引っ張らないとそうならないことは何となくお分かりでしょう。真空になれないからお湯を引き上げるんですね。どなたか書かれていますが、洗面器の深さが約10ｍを超えると真空の空間が現れます。つまりお湯の重さで上部が真空になっちゃうんですね。ちなみに、洗面器で持ち上がったお湯の中に、おならのあぶくを下から入れますと、その分お湯の水位が下がります（笑）

トピ内ID：6303885384

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教えて下さい

🙂

ててて鳥

2016年11月28日 17:31

何人かレスで書いてますが、水を使った場合、真空ができますか？沸点が下がってお湯（水）が蒸発し、水蒸気に満たされませんか？

トピ内ID：3444597499

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ててて鳥さん

🙂

レンジ

2016年12月01日 15:19

前にレスした者です。私は水蒸気を無視するという前提で書きましたが、ててて鳥さんのおっしゃるように、真空になるまでにお湯や水は沸騰して、空間は水蒸気で満たされますね。また、沸騰まで行かなくても、ある程度の水蒸気は発生します。洗面器が非常に深いものになるとすれば、水蒸気の無視はできないので、水面に蒸発しないような膜があるとすれば前の説明のようになる、と訂正させていただきます。

トピ内ID：6303885384

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