穴あき水槽で見る水圧：全方向と深さWater Pressure in a Tank with Holes: All Directions and Depth

1予想しよう（触る前に）Predict (before you touch anything)

1. 水を入れた容器の側面に、高さのちがう3つの穴をあけた。どの穴から出る水がいちばん勢いよく飛ぶだろうか。A container full of water has three holes at different heights in its side. Which hole will shoot water out most strongly?💡 それぞれの穴の上に、どれだけの水がのっているかを考えよう。Think about how much water is above each hole.
2. 時間がたって水位が下がっていくと、噴き出す水の様子はどう変わるだろうか。As time passes and the water level drops, how will the jets change?💡 水面から穴までの深さがどう変わるかに注目しよう。Pay attention to how the depth from the surface to each hole changes.

2動かしてみようTry it

1. 「下の穴の高さ」4 cm、「初期水位」27 cm、「穴の個数」3 個にして「↺ リセット」を押す。直後の3本の噴流の飛距離（床の ①②③ の数値）を記録する。Set "Lowest hole height" to 4 cm, "Starting water level" to 27 cm and "Number of holes" to 3, then press "↺ Reset". Record the range of the three jets (the ①②③ values on the floor) right away.
2. そのまま水位が下がるのを観察し、途中で「⏸ 一時停止」を押して各穴の「深さ」と「飛距離」を読み取る。読み終えたら「▶ 開始」で再開する。Watch the water level fall. Press "⏸ Pause" partway and read the depth and range of each hole, then press "▶ Start" to continue.
3. 水位が穴③、穴② より下がったとき、その穴からの水がどうなるか確かめる。Check what happens to holes ③ and ② when the water level falls below them.
4. 容器の底・側面・穴の奥に描かれた黄色や赤の矢印の向きと長さを観察する。Look at the direction and length of the yellow and red arrows drawn on the bottom, the sides and inside the holes.
5. 「穴の個数」を 1 個にし、「下の穴の高さ」や「初期水位」を変えて「↺ リセット」を押し、深さと飛距離の関係を確かめる。Set "Number of holes" to 1, change "Lowest hole height" or "Starting water level", press "↺ Reset", and check how depth and range are related.

3確かめようCheck

1. 水位約 26 cm のとき、穴①②③ の深さと飛距離はおよそいくつか。At a water level of about 26 cm, what are the approximate depth and range for holes ①, ② and ③?→ 穴①（高さ4 cm）深さ約22 cm・飛距離約48 cm、穴②（高さ11 cm）深さ約15 cm・約45 cm、穴③（高さ18 cm）深さ約8 cm・約36 cm。深い穴ほど遠くまで飛ぶ。Hole ① (4 cm high): depth about 22 cm, range about 48 cm; hole ② (11 cm): about 15 cm, 45 cm; hole ③ (18 cm): about 8 cm, 36 cm. The deeper the hole, the farther the water goes.
2. 水位が下がると飛距離はどう変わるか。How does the range change as the water level falls?→ すべての穴で短くなる。例えば水位約15 cm では穴① が約34 cm、穴② が約24 cm になる。It becomes shorter for every hole. For example, at a level of about 15 cm, hole ① reaches about 34 cm and hole ② about 24 cm.
3. 水位が穴より低くなると、その穴はどうなるか。What happens to a hole once the water level is below it?→ 水が出なくなる（「水面より上→出ない」と表示され、穴に × がつく）。No water comes out (the display says "above the water → no flow" and the hole is marked with ×).
4. 水が穴から飛び出す向きと、その後の水の道すじはどうなっているか。In what direction does the water leave each hole, and what path does it follow afterward?→ 容器の壁に垂直な向き（水平）に飛び出し、そのあと重力で下に曲がって放物線をえがいて床に落ちる。It leaves perpendicular to the container wall (horizontally), then curves downward under gravity in a parabola and lands on the floor.

4考えようThink further

1. なぜ深い穴ほど水が勢いよく飛び出すのか。Why does water shoot out faster from deeper holes?→ 水圧は、その場所より上にある水の重さによって生じるので、深いほど大きい。穴の奥で水を押し出す水圧が大きいほど、水は速く飛び出す。Water pressure comes from the weight of the water above that point, so it is larger at greater depth. The larger the pressure pushing the water out at the hole, the faster the water comes out.
2. ダムの壁が上より下のほうを厚くつくってあるのはなぜか。Why are dam walls built thicker at the bottom than at the top?→ 深いところほど水圧が大きく、壁を横向きに強く押すから。水圧は底だけでなく側面にもはたらく。Because water pressure is larger at greater depth and pushes harder sideways on the wall. Water pressure acts on the sides, not only on the bottom.

よくある誤解Common misconceptions

• 水圧は下向き（底）にだけはたらくと考える。→ 水圧は側面や穴の奥など、あらゆる向きにはたらく。Thinking water pressure only pushes downward on the bottom. → Water pressure acts in every direction, including on the sides and out through the holes.
• 水圧は容器の底からの高さで決まると考える。→ 決めるのは水面からの深さで、水位が下がると同じ穴でも水圧が小さくなる。Thinking water pressure depends on the height above the bottom of the container. → It depends on the depth below the surface, so the pressure at the same hole drops as the water level falls.

用語（日本語 / English）Key terms (Japanese / English)