最終更新: 2026-06-15

動圧

流体が流れるとき、それは運動エネルギーを運びます。動圧とは単位体積あたりのその運動エネルギーを指す名称であり、圧力と同じ単位（パスカル）を持ちます。動圧の理解は空気力学・風工学、そして流体が表面に対して停止する場面全般において欠かせません。

動圧が表すもの

非圧縮性・非粘性流体のベルヌーイの方程式は、流線に沿って単位体積あたりの全力学エネルギーが一定であることを述べています。

$P_{\text{static}} + \tfrac{1}{2}\rho v^2 + \rho g h = \text{定数}$

中間の項 $q = \tfrac{1}{2}\rho v^2$ が動圧です。流れが停止するとき — 例えば翼のよどみ点やピトー管先端 — に流体が及ぼす圧力を表します。静圧と動圧の和は全圧（よどみ点圧）$P_0 = P + q$ です。

計算式の整理

速度が2乗で効いているため、速度を2倍にすると動圧は4倍になります。これが対気速度が増すにつれて空気力学的な力が急激に大きくなる理由です。

計算例

時速108 km（30 m/s）で走る自動車が海面高度（密度1.225 kg/m³）の空気を受けているとします。動圧はいくらになるでしょうか？

$q = \tfrac{1}{2} \times 1.225 \times 30^2 = 0.5 \times 1.225 \times 900 = 551.25\ \text{Pa}$

次に速度を2倍の60 m/s（216 km/h）にした場合：

$q = \tfrac{1}{2} \times 1.225 \times 60^2 = 0.5 \times 1.225 \times 3600 = 2{,}205\ \text{Pa}$

速度を2倍にすると動圧はちょうど4倍になり、速度の2乗項と一致します。

実用的な用途

空気力学。 揚力と抗力はいずれも動圧に比例します：$L = q \cdot C_L \cdot A$、$D = q \cdot C_D \cdot A$（$C_L$・$C_D$ は無次元係数、$A$ は基準面積）。風洞実験の結果が力係数として報告されるのはこのためです。係数は速度に依存せず、$q$ が分かれば実際の力が求まります。

対気速度の計測。 ピトー・スタティックシステムは全圧（ピトー管開口部）と静圧（側方静圧孔）の差を測定します。この差が動圧に等しく、そこから対気速度が求まります。対気速度は $\sqrt{q}$ に直接比例します。

建物への風荷重。 建築基準では、設計風速 $v_{\text{ref}}$ に対して風圧を $q_{\text{ref}} = \tfrac{1}{2}\rho_{\text{air}} v_{\text{ref}}^2$ として計算し、露出係数・形状係数を掛けて求めます。

限界

$q = \tfrac{1}{2}\rho v^2$ の式は非圧縮性流れを前提としています。マッハ0.3（空気中で約100 m/s）を超える速度では圧縮性の影響が顕著になり、よどみ点圧は等エントロピー関係式で計算しなければなりません。