まとめ
解説
物体を液体に入れると、その物体が入り込んだ分だけ液体が脇へ押しやられます。この「押しやられた液体の体積」は、物体が液体に浸かっている部分の体積そのものです。アルキメデスの原理によれば、物体には「押しのけた液体の重さ」と同じ大きさの浮力が上向きに働きます。したがって、液体の密度が異なれば、同じ体積を押しのけても発生する浮力の大きさは変わります。
| 液体の種類 | 密度(目安) | 同じ体積を沈めた時の浮力 |
|---|---|---|
| 油(サラダ油など) | 約0.8 g/cm³ | 小さい |
| 水(真水) | 1.0 g/cm³ | 標準 |
| 食塩水(濃いもの) | 約1.1 g/cm³以上 | 大きい |
例えば、100cm³の物体を完全に沈めた場合、押し分けられる液体の体積はいずれも100cm³ですが、その液体の重さは食塩水が最も重くなるため、食塩水の中で最も強い浮力を受けることになります。
コップいっぱいにたまった水の中に、おもちゃを沈めると、水があふれ出しますね。このあふれた水の分量が「おし出した液体の体積」です。水の中にしずんでいる部分と同じだけの水が、場所をゆずって外におし出されるのです。
このおし出された水の重さが、そのまま「物を上に押し上げる力(浮力)」になります。だから、大きな物を沈めてたくさんの水を押し出すほど、浮力は強くなります。重い鉄の船が海にうかんでいられるのは、船の形を工夫して、たくさんの水を押し出すように作られているからです。
もし、水ではなくて「食塩水」のように重たい液体の中に沈めたらどうなるでしょうか。同じ分量だけおし出しても、食塩水のほうが重たいので、物を持ち上げる力はもっと強くなります。プールよりも海の方が体がうきやすいのは、このためです。
大昔のギリシャにいたアルキメデスという学者は、お風呂に入ったときに水があふれるのを見て、この原理を思いつきました。あまりにうれしくて、はだかのまま「エウレカ!(わかったぞ!)」とさけびながら街を走ったという有名な話がのこっています。
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