ごまウシの頭の体操

認知症、緩和ケアなどが私の仕事の専らですが、これらに限らず、私が得た知見を広く情報発信したいと思います。

水圧の激しさについて

 このお話は昨日の記事から続くものですが、夕立などで一気に雨が降ったときに、マンホールが吹っ飛び水が飛び出しているを見たことがあるでしょうか?あの吹き出す姿を見ると、水圧のすさまじさを実感することでしょう。しかし、水圧とは一体どのようなものなのか…これは少し気になったりはしませんか?…あまり気にならないかもしれませんが、まま…お話を続けますので読んでいただければ、幸いです。

 マンホールを吹っ飛ばすほどの水圧がどこからやってくるのでしょう?マンホールは実際、何キログラムかは知りませんが、一人で持ち上げられる重さではありません。実際水道工事などでマンホールを持ち上げている姿を見てください。最低3人以上の人が頑張って持ち上げています。安全に動かすためには二人では力不足で3人以上のひとの力が必要になるほど重さのものを吹き出すマンホールの水は、軽く10メートル以上、上空へ吹き飛ばしたりします。

 私たちが気をつけないといけないのは、吹き飛んだマンホールがふってくるのに気をつけるというのはまれな事故に過ぎませんが、それ以上に、空いたマンホールに誤って転落しないようにしないといけません。マンホールからは雨水が恐ろしい勢いで吹き出しているところに踏み込んでしまえば、溺れてしまう可能性が極めて高いので、水の使った道路を歩くときには細心の注意を要するところです。

 さて、このマンホールを吹き飛ばす力のお話をする前に、水という液体の特性を空気などと比べながら考えてみる必要があります。空気については、限られた空間の中に満たしたとしても、容易に容積を小さくすることができます。言い換えると、ビニール袋でも風船を作って空気をためても、手でしぼれば小さくすることができます。圧を加えたらその分小さくなると言うのが空気の特徴です。しかし、液体の場合はどうでしょう?水や油など液体は空気と異なり、圧縮することが難しいため、圧力を加えると、空気みたいに圧縮されるのではなく、そのまま圧を他の場所に伝播することになります。この特徴を活用したのが油圧式の重機類などの機械に使われています。油圧式の場合は、油も水と同じように体積を小さくすることができないため、この油にある方向から力を加えるとそのまま、周囲にその力を伝達することができるため、圧に耐えられる管を通して、力をあらゆる方向に導くことができ、上に導いたり、下に導いたりして、重たいものを運んだりするわけです。

 マンホールの付記飛びは、実はこれと同じ事が発生しているのです。一番わかりやすいのが、起伏のある土地などでは、大雨が降ると、雨水は当然上から下に流れていきますので、まずは道路などの雨水高から下水管に流れていきますが、その中の水は、さらに集合し、低い土地の下水管に流れていきます。このときの高低差がいわゆる水圧となります。5メートルの高低差があれば、5メートル分の水の容積分が圧力として、伝わります。

 結果としてのその圧力が、低い土地の下水に流れ込んだときに高低差より、流れる場所を失ったあふれた水は、情報のマンホールに向けて噴き出すこととなります。これが、そのままマンホールの吹き飛ばしにつながるわけです。たかだか数メートルの高低差でも、周囲から水が集まれば相当な圧力となり、重たいマンホールを吹き飛ばす圧とつながるわけです。このエネルギーを何かに活用できればと思うのですが、そうはいきません。

 そもそものはじまりは、重力によって作られた「位置エネルギー」と言われるものではありますが、自然の力というのは偉大なものですね。