マリオットのびん
 工事中

 水を満たした容器の側面に穴をあけると、水が勢いよく飛び出す。
 最初は、勢いよく飛び出すが、容器の中の水が減って、水面が下がり、水圧が小さくなるにつれて、勢いが弱くなる。 

 しかし、ストローを通したふたをして密閉すると、水の勢いが一定になる。
ふしぎですね。
 このしくみは、17世紀、フランスの物理学者マリオットが考えたことから、「マリオットのびん」と呼ばれています。
1 材料
 ペットボトル(ふたあり)
 ストロー
2 作り方と使い方
@  ペットボトルの下の方にドリルで直径3mm 程度の穴をあけます。
A  ボトルのフタに穴をあけてプラスチックのパイプを差し込む。
(パイプは固定せず,上下に動かせるようにして)
3 水の勢いが一定になる理由
  (ネットの説明を引用させていただきました)
水を入れてからパイプを差し込むと,パイプの下端からボコボコと空気が入り込んで,ボトルの穴から水が流れ出します。しかし,水位が下がってもパイプの下端が水面下にある間は,流れ出る水のスピードは一定です。
パイプを深く沈めると流量は少なくなり,浅くすると流量は多くなります。
流出する水の速さvは,パイプの下端とボトルにあけた穴との高さの差h で決まるのです。
 ちょっと計算してみましょう。
ペットボトル内の空気は減圧されており,パイプ下端での水圧は大気圧に等しくなっていま す。
  (パイプ下端での水圧=ボトル内の空気圧+パイプ下端より上の水による水圧=大気圧)
  水が流れ出して水位が下がると(パイプ下端の水圧が下がるので)大気圧に押されて外から空気が入り込んで,パイプ下端の水圧は自動的に .... 大気圧 0 p に等しくなるわけです。
  水の流出速度vは,ベルヌーイの定理 = ++ p ghv 2 ρρ 2 1一定 から求められます。
パイプの下端ではv=0,ボトルの穴の所ではh=0ですから,
020 2 p gvpgh + ×+=++× 0 2 1 02 1ρρρρより, gh v 2 = となるので