スチール缶のへこみ方

質問

コーヒーなどのスチール缶は、開栓前はちょいと力を入れただけでベコベコ変形しますが、プルトップを開けた後につぶそうとするとそれなりの力が必要となります。これは何故なのでしょうか？

回答No.6

ken-oo

１の者です。

あの後、いろいろ考えましたが、ひとつ思いつきました。

もしかしたら、中身入りの缶の内部には負圧が
かかっているのではないでしょうか。

例えば食品の缶詰なんかは、材料が熱された状態でフタを
しますよね。（衛生上の理由と思われる。）

その後室温まで冷めると、内部の水蒸気や空気が収縮し、
内圧が低くなります。

だから、缶切りで穴を開けると、空気が吸い込まれる
プシュッという音がすることがよくあります。

缶コーヒーも同様に、温度が高い状態で密閉するのでは
ないでしょうか。

だとすると、それが冷めた後は、缶の内部は真空とまでは
いかなくともかなり圧力が低い状態になります。

したがって、大気圧を受けて、比較的つぶれやすくなるのでは。

これが正しければ、空き缶は内外の気圧が等しいので、
比較的つぶしにくくなるのも道理です。

以上、根拠無しの想像ですが、理屈はあっているように
思います。

お礼

再度の回答ありがとうございます。
炭酸飲料やウーロン茶などは窒素ガスを充填しているので内側からかなりの圧力がかかっていると聞きましたが、コーヒーはどうなんでしょう？酸化すれば味は落ちるはずですから、真空に近いかもしれませんね。う～ん悩んでしまいます。(^_^;)

回答No.5

yamataka04

追加として缶コーヒー等に使われるれるスチール缶は真空巻き締めする為、
缶の外から力がかかっているのも原因の一つかもしれません。
逆にアルミ缶は炭酸や窒素ガスが充填されていて内圧がかかっているので、
ふたを開けないと簡単にはつぶれませんよね。

回答No.4

yamataka04

フタに原因があるんじゃないかと思います。
飲み口をあけるとふたの部分の強度が弱くなってゆがむ為、
フタと缶胴部の二箇所に力が分散されるのではないかと思います。
開栓前はフタの強度が強い為、加えた力が缶胴部に集中して弱い力で変形するのでは。
自信は無いですけど紙コップで試してみた後の推測です。

お礼

回答ありがとうございます。
う～ん、これもありそうな気がしてきました。大気圧＋強度、ってことなのかなぁ・・・。

回答No.3

cafedemocha

多分ですけどね・・・
開ける前には、缶の内部は密閉されているので、大気圧は缶の外側に掛かってますよね、んで、缶を開けると、大気圧は缶の内部にも等しく働くので、その差分が、それなりの力として、必要になるのではないでしょうかねぇ

計測も計算も、してないまま答えてるので、思いっ切り外してるかも知れないですけどね

お礼

回答ありがとうございます。
そうか、大気圧かぁ・・・。そういえば、コップに水を入れてはがきでふたをし、さかさまにしても水がこぼれない、というのも大気圧でしたよね（違ったっけ？）。たしか１平方センチあたりに１ｋｇの力がかかっているとかなんとか・・・。

回答No.2

myeyesonly

それは多分に、中に入ってる液体(水)によって圧力が四方へ伝わるからじゃないでしょうか?
つまり中に入ってる場合は、押された部分はへこみますが、それによって生じる圧力は缶の内面全体にかかります。
確かパスカルの原理とかいうやつですね。
すると、缶を変形させようとする力は缶全体にかかる事になります。
同じ固さの物でも、変形する面積が広いと変形はしやすいですね。
逆に缶を開けてしまうと、缶を変形させようとする力はその局所にだけかかります。
変形する面積が小さいので、固く感じますしその部分を同じだけ変形させるのに必要な力は大きくなります。

ちょっとたとえ方を変えると、同じ太さで長さが違う棒(もしくは同じ幅・厚さの板)をそれぞれ片方を固定して反対側を押して曲げようとすると長さが短い方が固いですよね。
これと同じ事だと思います。

お礼

回答ありがとうございます。

＞すると、缶を変形させようとする力は缶全体にかかる事になります。
このくだりを読んでふと考えてしまいました。いわゆる「空気の缶詰」みたいなものも同じ現象がおこるのだろうか、と・・・。

回答No.1

ken-oo

「そんなこたぁ、なかろう」と思って、実験してみました。

中身の入ったスチール缶と、空のスチール缶を５０ｃｍほど
離して台に寝かせ、堅い棒を２つの缶の上に架け渡し、
棒の真ん中を押してみました。

すると、中身入りが先にへこみました。

まさかと思って、もう一度新しい缶で試しましたが、
結果はおなじ。

中身入りの方がつぶれやすい物理的な理由が何かあるのでしょうか。

それとも実験の精度が悪すぎたのでしょうか？

２種類の缶をそれぞれ台ばかりに乗せて徐々に押してみて、
へこむ瞬間の荷重を計れば、はっきりすると思いますが、
手元にはかりがないので分かりません。

仮に中身入りの方がつぶれやすいとして、その理由は皆目検討も
つきません。

答えになっていませんね。すみません。
でも私も知りたいです。

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