〜花瓶の水！無くなるスピードが異なる〜なぜ？
花瓶の水を出す時、ただ口を下に向けてじっとしている場合と、左右に振っている場合、同じ量の水でも無くなる時間が違う。
「なんでだろう？」とふと考えてみた。
日常の中で、当たり前だと思い込んでいることに改めてFocusしてみると、新しい発見があるかもしれない。
当たり前の現象も、複数の定理で考えてみると、別の視点が見えてくる。
この問題を物理的に証明するためには、次の要素を考慮しなければなりません。基本的な物理法則と流体力学の観点から、花瓶内の水の流れと出る速さを比較できます。
状況1: 花瓶を静止させたまま水を出す場合
この場合、重力による水の流出が主な力となります。花瓶を静止させると、以下の現象が発生します:
重力: 水は重力により下に引かれますが、花瓶の口が細いと、内部で負圧（真空状態に近い状況）が発生しやすくなり、これが水の流れを妨げることがあります。このとき、出る水の流量は断続的になることがあります。これはトラップ効果と呼ばれ、空気が水の代わりに花瓶内に入れないために発生します。
流速: ベルヌーイの定理から、流体の流速と圧力の関係がわかります。静止した場合、空気が容易に入れず、圧力差が小さいため水の流速は遅くなることがあります。
状況2: 花瓶を振りながら水を出す場合
左右に振ることで、内部の水の動きが変わり、空気が入りやすくなります。
慣性力と振動: 振ることによって、慣性が水に加わり、花瓶内部の水が口から押し出されやすくなります。また、振動によって空気が花瓶内に入りやすくなり、トラップ効果が軽減されます。これにより、花瓶の中の水が早く外に出ることが期待されます。
空気の流入: 振動によって空気が水の代わりに入ることで、負圧が解消され、より連続的に水が排出されるようになります。この効果は、ベルヌーイの定理とパスカルの原理に基づいています。空気が入ることで、花瓶内外の圧力差が大きくなり、流速が向上します。
証明に使える物理法則
ベルヌーイの定理: 静止している場合、花瓶内の水は負圧の影響でゆっくり流れますが、空気が入り圧力差が解消されると、流速が上がることが予測されます。
ニュートンの運動の第2法則: 振ることで水に外力（慣性）が加わり、より速く動くことが期待されます。
パスカルの原理: 花瓶を振ることによって、外部からの圧力が均等にかかるため、内部の水がより均等に押し出されます。
簡単な実験
実際に花瓶を使って実験することで、この理論を検証できます。2つの花瓶（同じ形・サイズ）に同じ量の水を入れ、1つは静止させたまま、もう1つは振りながら水を排出させ、時間を計測します。これによって、振った場合の方が早く水が出ることが確認できるはずです。
物理的に証明できることは、振動によって空気の流入が促進され、流速が向上するため、水が早く排出されるということです。