誰でも受かる医学部入試の極意
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”誰でも受かる私立医学部入試の極意”の筆者、カズさんです。総合病院の整形外科医として日夜、患者さんの治療に奔走しております。今年、息子の入学試験の準備を通して最近の医学部入試の大変さを思い知らされました。
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新傾向の物理:ベルヌーイの定理
【2015/01/31 18:31】 理科
新傾向の物理:ベルヌーイの定理

昨日、行われたばかりの2015年度:昭和1期の物理の1番で、
教科書などでは、あまり扱われない流体力学で扱う「ベルヌーイの定理」
に関する問題が出されたようです。

問題がないので詳しいことは不明ですが、
予備校の講評によれば、誘導形式である程度は答えることは
可能だが、受験生によっては戸惑ったのではないか?
とのことです。

この手の問題は、通常は理工系の大学院や医学部編入試験で出されることは
多いようですが、医学部入試ではあまり扱われなかったと思われます。

調べると、過去に阪大後期では出されたことがあるようです。
詳しくは、「強者への道」というHP:
http://tsuwamono.kenshinkan.net/way/physics2010.php
に問題と解説があるようなので、参考にしてください。

ベルヌーイの定理とは、簡単にいえば所謂エネルギー保存則を ”流体” に当てはめたものだそうです。

以下は、https://www.nikkiso.co.jp/products/industrial/flowmeter_tech_01.html からの転用です。

の絵をご覧ください。
ラッパ状の管(工業の世界では、”配管”といいます)に流体が流れている絵です。
ベルヌーイの定理とは、簡単に表現すれば、
流体が持っている”(1)の所のすべてのエネルギーと、
(2)の所のすべてのエネルギーが等しい
”  というものです。



各記号の意味
P圧力γ流体の比重量1(1)の場所
V流速g重力の加速度2(2)の場所
Z基準面からの高さ
”比重量”とは、”密度”とは、異なります。密度とは、単位体積当たりの質量であり、比重量とは、
地球上での単位体積当たりの重量です。混同されている方が多いかと思いますが、ここでは、
概要を理解するに当たり、一般に良く使われる表現である”密度”と考えて結構です

ベルヌーイの定理を、数式で表すと次のようになります。

V12/2g+P1/γ+Z1=V22/2g+P2/γ+Z2……A


または、

V2/2g+P/γ+Z=一定……B

さらに、別のブログ:http://hinyoukika.cocolog-nifty.com/cp/2006/11/post_b1a1.html では、
排尿障害の説明にベルヌーイの法則を利用していました。

医学部を目指す受験生にとっては、こちらの方がいいかもしれません。

排尿障害を説明するのに必要な物理学の法則として、ベルヌーイの定理があります。

この定理は流体力学に必ず出てくる重要な法則です。

排尿の尿流は流体力学の素材でもありますから、この定理を知った上で、
前立腺肥大症や慢性前立腺炎(膀胱頚部硬化症)の排尿障害を考えると、
とても理解しやすくなります。

空気や水などの粘性のない流体が、
一定の閉ざされた空間を流れる時、
どの時点においても流体の全エネルギーは常に一定である
という法則です。

ベルヌーイ 

大雑把で正確ではありませんが、理解しやすい式として表すと、

P1+V1=P2+V2=P3+V3=・・・=Pn+Vn=K(一定)
P:流体の圧力、V:流体速度の二乗の1/2

になります。

つまり、流れがゆるやかな時には圧力が増し、流れが速い時には圧力が低下するというのです。

電気掃除機の吸引口とゴミをためるダストボックスを考えれば、
ベルヌーイの定理の応用だということが理解できます。
吸引口は狭いので空気の流れが速く、そのため圧力が低下してゴミを吸い上げます。
掃除機の本体の中では広いスペースに空気の流れが入りますので、流れの速度は遅くなり、
圧力は増すので、ゴミを置いて行きます。

また、ソバを食べる時に、口元をすぼませてソバをすする自然な行為は、
ベルヌーイの定理を無意識に利用していることになります。

どうですか?
少しは理解が深まりましたでしょうか。

以上のような背景知識をいれた上で、もう一度問題を思い起こしてください。

私は、物理学については、門外漢にて分かったような分からないような感じですが?

さて、この手の問題が今年他の大学で出るか、出ないかはなんとも言えませんが、
試験で出来なかったところがあれば、有耶無耶にせず、必ずテキストその他で
確認しましょう。

この作業で次の本番で助けられることがあるはずです。



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