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連続の原理とは?

れんぞくのげんり

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連続の原理とは、自然はいきなり飛躍せず段階的に変化するという思想、または流体力学で質量が保存されるという法則の総称です。

連続の原理(principle of continuity)は、文脈によって主に二つの意味で使われます。

一つ目は哲学・自然哲学的な意味です。ライプニッツが「自然は飛躍せず(natura non facit saltus)」と述べたように、自然現象は連続的に変化し、量の変化は無限に細かい中間段階を経るという考え方です。これは微積分学の発展にも影響を与え、数学における連続関数の概念とも通底しています。

二つ目は流体力学における連続の式(continuity equation)に関するものです。流体(液体や気体)の流れにおいて、質量は生成も消滅もしないという質量保存則を数学的に表現したものです。管の断面積が小さくなると流速が増す(ベルヌーイの定理との組み合わせ)という現象の根拠となります。

流体力学の連続の式が示す主な内容は以下のとおりです。

  • 流入量と流出量のバランス:ある領域に入る質量は出ていく質量と等しい
  • 非圧縮流体では体積流量が一定:断面積×流速=一定
  • 圧縮性流体では密度変化も考慮して記述される

連続の原理は気象学・航空工学・河川工学など流体を扱うあらゆる分野の基礎となっており、物理的直観と数学の橋渡しをする重要な概念です。

使い方・例文

ホースの先を指で半分ふさぐと水が勢いよく噴き出すのは、連続の原理(連続の式)により断面積が小さくなった分だけ流速が速くなるためです。蛇口と細いホースの間で同じ現象が起きています。

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