【例題あり】静水圧力の計算方法を分かりやすく解説【公務員試験】

公務員試験(農業土木)で出題される水理学の問題を分かりやすく解説公務員
スポンサーリンク

こんにちは!ふくろう博士(college_blog01)と申します。

今回の記事では公務員試験で出題される水理学について例題を交えながら解説していきたいと思います。

一口に水理学といっても内容は非常に幅広いため、今回は『静水圧力の計算方法』について基本レベルの問題を分かりやすくまとめてみました。

  • 公務員の土木・農業土木職を受験予定の方
  • 水理学に関する授業の予習・復習を行いたい理系大学生

にとって有益な情報をまとめているので、最後までご覧いただけると幸いです。

文系大学生にも公務員の農業土木職をオススメする理由について下記の記事でまとめているため、まだ見ていない方は是非ご覧ください!

スポンサーリンク

静水圧力とは?

それではさっそく問題を見ていこう!

(問題)図に示すような位置に縦幅 h, 横幅 bの平板が水中に置かれているとき、全静圧力Pと作用点までの距離 yを導出せよ。

静水圧力(3)

全静圧力Pって何のこと?

作用点までの距離 yについても教えてほしい!

初学者の方の中には内容が分からない人もいると思うから、基本的な語句について簡単に解説するよ。

水中に存在する物質にはすべての方向から水の重さだけ圧力がかかっており、この圧力を水圧と言います。

水圧は水深が深くなるほど大きくなり、深さ h [m]、密度 ρ [kg/m3]、重力加速度 g=9.8[m/s2] の場合の水圧 p [Pa] は、

 p = ρhg

で表されます。

水圧はすべての方向に向けて圧力がかかるため、垂直に沈めた平板に対しても下図のような圧力分布を形成します。

これらの圧力をすべて足し合わせた値を全静水圧と呼び、全静水圧が作用する地点を作用点と呼びます。

静水圧力

なんとなくイメージが湧いてきた!

次に、具体的な計算方法(公式)を紹介するよ。

計算方法

用語の解説が終わったところで、具体的な計算方法について紹介していきたいと思います。

公式といっても難しい計算は不要であり、簡単な掛け算を行うだけで解けるため少しだけ頑張ってみましょう。

公務員試験においては以下の公式を覚えれば十分です。

画像に alt 属性が指定されていません。ファイル名: image-6.png

A:平板の断面積 , ρ:液体の密度 , g:重力加速度

この公式は必ず暗記しましょう!
公務員試験では四角形以外の平板問題は出ないため、これだけ覚えておけば十分です。

”断面二次モーメント”といった聞きなれない単語が多く存在しており困惑されている方もいらっしゃるかと思いますが、

「そういうものがあるんだ」

くらいの認識で大丈夫です。

それでは最初の問題について計算していきましょう!

全静水圧

作用点

公式に当てはめるだけで簡単に導出することが出来ました!

まとめ

今回の記事では水理学の基本である静水圧力に関する公式や計算方法についてまとめてみました。

公式と聞くと難しく感じる方も多いかもしれませんが、計算式そのものは非常にシンプルです。

時間に余裕のある方は筆記試験の対策をオススメしています。

今後も農業土木の専門試験に関する情報を提供していくので、興味のある方は是非お気に入り登録をお願いします!

コメント