ペットボトルをさかさまにして水の落ちる速さについて教えて下さい

質問

小学5年生の自由研究で子供が１リットルのペットボトルに
水を入れて水がなくなる速さを計りました。
(1)普通におとす。約１８秒
(2)ぐるぐるまわしながら落とす。約１３秒
(3)そこに１cm2の穴をあけて落とす。約３秒
当然、(3)にいくにしたがって水がなくなる速さは早いのですが、
どうしてかと子供に聞かれると、正しい答えがいえません。
ネットで検索したのですが、見つけれませんでした。
簡単にわかりやすくどうして速くなるのか教えて下さい。

回答No.3

noname#74443 · ベストアンサー

ペットボトルから水が出ると言うことは、中の水が空気と置き換わると言うことです。
1.の場合、中に入る空気と出る水とがぶつかり合うので、空気が入る際の抵抗となって、水の出る速度が遅くなります。
2.の場合、うまく回転させて水の渦巻きが出来ると、空気が抵抗なく入る通路となります。上手に渦を作ると１０秒を着ることも可能だと思われます。
３．の場合は逆さにした底に穴を開けると言うことなら、ペットボトルの水面全体に大気圧が掛かりますので、スムーズに水が出ます。

お礼

ありがとうございます。子供に伝えたら、自分で速くぐるぐる回せば、もっとなくなるのが速くなるかなといって実験していました。
参考になりました。

回答No.4

mac_res

PETボトルから水を落とすには、出て行った水の体積と同じ体積の空気を、ボトルの中に入れなければなりません。

しかしボトルをさかさまにしただけでは、外へ出ようとする水と中に入ろうとする空気がボトルの口で鉢合わせして、お互いにうまく出入りできません。

ボトルをぐるぐる回すと渦ができ、台風の目と同じように中心に水がなくなります。ビンの口に片側1車線の中央分離帯ができたようになり、空気が入りやすくなって静止していたときより早くなります。

ボトルのそこに穴を開ければ、空気専用の入り口と、水専用の出口ができますのでさらに短時間で水がなくなります。

ほかに熱帯魚に使うエアーチューブをチューブの中に水が入らないよう注意してボトルの底まで通しておいても何もしないときより早いでしょう。

お礼

ありがとうございます。早速、子供にわかりやすく伝えました。
自分なりに考えていました。

回答No.2

outerlimit

同じような質問がありました

水が出ることは、同時に空気が入ってくることです
1,2,3　と順に　空気の流れ道と水の流れ道が分離されています
１は　水が出る　空気が入る　の繰り返し
２は　水の出口の一部が空気の入り口になっている
３は　水の出口と空気の入り口が別で、実質的な水の出口が一番大きい

回答No.1

ozunu

>どうしてかと子供に聞かれると、
いや、その答え（と言うか理由）を考察するのが自由研究でしょう。
現象を指摘するだけ、その説明は人に教えてもらう、では何の勉強にもならない。考察させなきゃ。
「ペットボトルへの空気の入りやすさ」かな。

お礼

ありがとうございます。子供に少しアドバイスしていろいろ考えさせました。いい自由研究になりそうです。