１からの水理学（５）クイズ風

だいぶ前に、放水された水もボールのように、圧力水頭Hpをゼロとして扱えるという仮定で話につとめました。次のQで正しい項目を選択してください（複数選択可）。

👉Q：圧力水頭Hpをゼロと仮定できた理由は、
□圧力Pとしてゲージ圧の数値を採用したから、
□放水の水（水滴）の表面は大気に接触しているから、
□その他（　　　　　）です。

👉A（解答例）：
全項目正しい。その他の解答例、募集中です。

💡雑感：
水の話も、ボールの話と同じなんだ！と感じてもらえたら嬉しいです。
 

図２を参考にして、次のQで正しい項目を選択してください（複数選択可）。

👉Q：図２は、
□左から右にすべり台を滑って降りる子供の比エネルギー、
□右から左にすべり台を走って上がる子供の比エネルギー、
□その他（　　　）です。

👉A（解答例）：
全項目正しい。その他の解答例、募集中です。

💡雑感：
エネルギー線が水平になっている（エネルギーの損失がない、ベルヌーイの定理が成り立っている）場合、（流れの方向すら断定できない）奇妙な話になりがち（それもまたおもしろい）。一方、いろんな損失を考慮すると、話がリアルになってくる一方、計算が煩雑になるようです。
 

図3を参考にして、次のQで正しい項目を選択してください（複数回答可）。ただし、発電量はQ×Hv×ρg[W]、２つの発電所に入ってくる流量Q[㎥/s]は等しいと仮定してください。すなわち今、速度水頭Hv[m]の大きいほうがよく発電すると仮定してください。エネルギーの損失はないと仮定してください。

👉Q：発電量を比較すると、
□左の方が良く発電する、
□右の方が良く発電する、
□その他（　　）と言えます。 

👉A（解答例）：
最後の１項目だけ選択してください。（☑その他（左右とも発電量は等しい））。

💡雑感：
◆左の図の発電所では、位置水頭（水面高さ）→圧力水頭（深い場所）→速度水頭（発電所）、というエネルギーの転化が見られます。
◆右の図の発電所は、位置水頭（水面高さ）→管の入口で（位置水頭（水面高さ）＋圧力水頭（負数の負圧）＋速度水頭（水面高さ））→速度水頭（発電所）、という転化です。
◆両者の転化の途中経過は異なりますが、いずれもエネルギーの損失はないという仮定で、発電量は同じになります。

水道管の正圧と負圧、穴が開いたら怖いのはどちら？

👉Q：かつて、「中が正圧だと水が出てくる、中が負圧だと水があるのに出てこない」と説明した気がするのですが。さて、水道管に穴を開けたら怖いのは
□正圧、
□負圧、
□その他（　　　）どちらでしょう？

👉A（解答例）：解答例のない雑感になりました、お許しください。雑感でもって解答例にさせてください。

💡雑感：
◆最近、水道管の破裂でできた水柱が、老朽化を伝えるニュースの写真となっていますね。高さ５[m]の水柱は、管内の圧力水頭が5[m]であることを示しています。正圧の怖さは目に見えるのですね。
◆一方、負圧の管に気泡が入ってきて困ったことになっても、怖くないですよね？ですが、気泡ではなく有害な水が水道水に混ざってくることもありえます。それは目に見えない負圧の怖さと思います。
◆図２は水道管の絵ではありませんが、点4のように小高くなった所は、水圧が下がり負圧になりやすい（穴が開いたら周囲の水を吸い込みかねない）場所でしょう。小高くなった土地は乾燥しやすいので、管の周囲に有害な水もないでしょう思いたいのですがね。
◆圧力水頭Hpは大切で、74[m]以上だと管が破損、-6m〜-7[m]以下だと気泡が発生。蛇口で要るのは18[m]以上らしいです。（これらのルールの詳細は個々の分野でご確認ください）