分野 11
流体ネットワーク
圧力と流量、そして必要な場所に水を届けるパイプ
流体ネットワークは、パイプ、ポンプ、バルブ、タンクを使って、水やほかの液体を運びます。エンジニアは、どの蛇口や畑、機械にも、ちょうどよい圧力で十分な流量が届くように設計します。
向いている人
パイプや蛇口で何かを組み立てるのが好きな子どもたちや、農業、住まい、水の供給に興味がある人。
学べること
- 圧力とは何か、水はなぜ圧力の高いところから低いところへ流れるのか
- パイプの長さ、太さ、曲がりが、どのように流れをさまたげるのか
- タンク、ポンプ、バルブは、どのように水をためたり、押し出したり、調節したりするのか
- 何人かの利用者のための、かんたんな給水のしくみを計画する方法
実験の例
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水のタンクを高い位置に上げて、下にある蛇口での圧力がどう変わるかを調べます。
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細いパイプと太いパイプで、流量を比べます。
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バルブを開けたり閉めたりして、2つの庭に水を分けます。
作れるもの
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小さな学校のための給水システム
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重力を利用した庭の水やりシステム
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いっぱいになると水が止まるタンク
これらは、この分野で取り組む内容の例です。公開されるレッスンとは異なる場合があります。
シミュレーションが簡略化していること
- 流量は、パイプのネットワークについて簡略化したルールで計算されます。本格的な流体力学（CFD）シミュレーションではありません。
- 水は理想化されています。水もれ、気泡、本物のパイプの劣化は考えに入れていません。
どんなシミュレーションも、現実を簡略化しています。どのように簡略化しているかを知ることも、工学を学ぶことの一部です。
学校の教科とのつながり
理科（圧力）、算数・数学（割合と測定）、地理（水の供給）、農業
ほかの分野とのつながり
流体ネットワークは、力学（圧力と力）、制御システム（水位を保つ）、自動制御（オン・オフするポンプ）とつながっています。
知っておきたいこと
給水塔が高い場所に立っているのは、重力だけで圧力を生み出し、町じゅうのパイプに水を送り出すためです。