水面とオリフィスにベルヌーイの定理を適用する。
令和8年度 7月試験 1級土木施工管理技士 問題A 問5
難度
標準
下図の水槽の側面に設けたオリフィス(小さな孔)から水が流出する場合に,ベルヌーイの定理を用いて,オリフィスの流出速度 v を求める式として,正しいものはどれか。ただし,オリフィスに比べて水槽は十分大きく,水面の水位は一定とし,重力の加速度は g,水面からオリフィスまでの高さは H とする。

選択肢
解説
結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成
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解説
結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成
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両者とも大気圧で、水面の流速は0とみなせるので、位置水頭Hがすべて速度水頭v²/2gに変わる。よってv=√(2gH)が正しい。
各選択肢の解説
- ア
v=gH
v=gHは、左辺が速度、右辺が(m/s²)×m=m²/s²となり、次元が合わないため誤りである。エネルギー保存からはv²=2gHが導かれる。
- イ
v=√(gH)
v=√(gH)は、速度水頭をv²/gとして係数1/2を落とした形で誤りである。ベルヌーイの定理の速度水頭はv²/2gであり、H=v²/2gからv=√(2gH)となる。
- ウ
v=√(2gH)
水面(流速0、大気圧)とオリフィス(大気圧)の間でベルヌーイの定理を適用すると、H=v²/2gとなる。これを解いたv=√(2gH)はトリチェリの定理そのもので正しい。
- エ
v=√(3gH)
v=√(3gH)には、ベルヌーイの定理から係数3が出てくる根拠がなく誤りである。損失を無視した理論流速はv=√(2gH)である。
この解説は?
分野「土木一般(必須)」の学習ポイント
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- 何が問われるか
- 本問の分野で問われる代表的な知識・用語の整理。
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- 正解/誤答の選択肢ごとに「なぜ正しい / なぜ違うのか」を1行ずつ言語化すると定着する。
- 関連キーワード
- トリチェリの定理
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