一般小学生
まとめ
- 物体の重さが、その物体が押しのけた体積分の液体の重さ（浮力）よりも重い場合に起こる現象。
- 物体の密度が周囲の流体（液体や気体）の密度よりも大きいときに発生する。
- 物体にはたらく鉛直下向きの重力が、鉛直上向きの浮力を上回ることで、物体が流体中を下方へ移動する状態。
解説
物体が流体（液体や気体）の中にあるとき、その物体には鉛直下向きの「重力」と、鉛直上向きの「浮力」が同時にはたらきます。アルキメデスの原理に基づくと、浮力の大きさは物体が排除した流体の重さに等しくなります。物体の体積が大きければ大きいほど、押し退ける流体の量が増えるため、物体が受ける浮力も大きくなります。
物体が「しずむ」か「浮く」かは、これら二つの力のつり合いと密度の関係によって決定されます。物体の密度が周囲の流体の密度よりも大きい場合、物体にはたらく重力が浮力を上回り、物体はしずみます。例えば、水の密度は約1g/cm³であるため、これより密度が大きい物質は水にしずみ、密度が小さい物質は水面に浮くことになります。
小学生のみなさんへ
水の中に物を入れたとき、下にしずんでいくことがありますね。これは、物が下におしつけられる力（重さ）が、水が物を上におし上げようとする力（浮力）よりも大きいときにおこる現象です。
水の中では、物の体積（大きさ）が大きければ大きいほど、上におし上げる力も強くなります。しかし、鉄のようにもともとの重さがとても重い物は、上におし上げる力に勝って、下にしずんでしまいます。反対に、木のように軽い物は、水に浮くことができます。
物の密度（中身がぎゅっとつまっている度合い）が水よりも大きいとしずみ、水よりも小さいと浮くという決まりがあります。水の中での重さは、空気の中での重さから、この上におし上げる力を引いた分だけ軽くなります。
ルラスタコラム
鉄でできた大きな船が海に浮くのはなぜでしょう？それは、船の中を空洞にして、船全体の体積をとても大きくしているからです。体積を大きくすることで、大きな浮力を生み出し、重い鉄でもしずまないように工夫されているんですよ。
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