傘がひっくり返るのはなぜ？
雨の日に傘をさしていると，突然の風で傘が裏返ってしまうことがありますよね。できるだけ風に逆らわないように傘を斜めにしたり，向きを調節したりしても，思いがけずひっくり返ってしまった経験がある人も多いのではないでしょうか。
「風が強かったから」と思いがちですが，実はそれだけではありません。今回は傘が裏返る現象の背景を圧力の視点から見ていきましょう。
裏返る仕組み
風が傘に当たると，傘の外側を流れる空気は速く動きます。一方で，傘の内側の空気は比較的ゆっくりとした状態のままです。一般に，空気の流れが速いほど圧力は低くなります。そのため，次の関係が生じます。
\[P_内>P_外\]
\(P_内\)：内側の圧力，\(P_外\)：外側の圧力
この圧力差によって，傘の内側から外側に向かって力がはたらきます。この力が傘の骨組みに加わることで，傘は外側へ押し出され，結果として裏返ってしまうのです。
条件を考える
圧力の定義は次の式で表されます。
\(P=\dfrac{F}{S}\)
\(P\)：圧力，\(F\)：力，\(S\)：面積
傘の内側と外側の圧力差を
\[\Delta P=P_内-P_外\]
とすると，傘には
\[F=\Delta PS\]
の力が押し上げ方向にはたらくことになります。
この力が，傘の骨組みの耐久力を上回ると，傘はひっくり返ってしまいます。
また，この式からわかるように傘の表面積 \(S\) が大きければ大きいほど，同じ圧力差でも傘にかかる力は強くなります。そのため，大きくて広い傘ほど強風時には裏返りやすく，注意が必要なのです。
いかがでしたか？
厳密にいえば，傘がひっくり返る理由には抗力(空気から受ける力)も関係しています。実際には風それほど強くなくても，傘の角度や向きによって急に裏返ることがありますが、これも抗力の影響と考えられます。抗力の詳しい計算は高校物理の範囲では扱いませんが，「圧力差による力が傘を押し上げている」という視点を持つだけでも，現象の理解はぐっと深まるでしょう。
今日の公式
\(P=\dfrac{F}{S}\)
画像参考：強風のときに傘が裏返しになってしまう理由と屋根が飛ぶ理由
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