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液体の種類

一般小学生

まとめ

液体の種類
物体の浮沈や浮力の大きさを決定づける、液体の成分組成および密度の違い

解説

液体の中に物体を入れた際に働く上向きの力、すなわち浮力は、アルキメデスの原理によって定義されます。浮力の大きさは、物体が押しのけた液体の重さ(質量)に等しくなります。したがって、液体の種類によって密度が異なると、同じ体積の物体を沈めても「押しのけられた液体の質量」が変化し、結果として浮力の強さが変動します。

例えば、純粋な水と食塩水を比較すると、食塩が溶け込んでいる食塩水の方が密度が高くなります。このため、同じ物体を浮かべた場合、食塩水の方がより強い浮力を生じさせるため、物体は水よりも高く浮き上がります(水面下の体積が小さくなります)。

比較項目 純水(真水) 食塩水(高濃度
密度 低い(約1.0g/cm³) 高い(1.0g/cm³より大きい)
浮力の強さ 標準 強い
物体の沈み方 深く沈む 浅く沈む(よく浮く)
コラム

物体を指で押し下げて完全に水中に沈める場合、必要な力は「(全体の浮力)-(物体の重さ)」で計算できます。液体の密度が変化すると、この「全体の浮力」も変わるため、沈めるために必要な力も変化します。また、死海のように極端に塩分濃度が高い場所では、人間の体の密度よりも液体の密度がはるかに高いため、何もしなくても体が浮き上がる現象が起こります。これは液体の種類による密度の違いがもたらす典型的な例です。

小学生のみなさんへ

水や食塩水しょくえんすいなど、液体の種類によって、物を浮かせる力(浮力ふりょく)の大きさが変わります。例えば、プールやお風呂の水よりも、塩がたくさんとけている海水のほうが、体は浮きやすくなります。

これは、液体の「重さ(密度みつど)」がちがうからです。同じ入れ物に入れたとき、ただの水よりも食塩水のほうが重くなります。重い液体ほど、物を上に押し上げる力が強くなるというルールがあります。

もし、水に浮いている物を手でギュッと底まで押しこもうとすると、水から押し返される力を感じますよね。液体の種類が変わると、この押し返す力の強さも変わるのです。

ルラスタコラム

世界には「死海しかい」という、ものすごく塩分がこい湖があります。そこでは、浮き輪がなくてもプカプカ浮きながら本を読むことができるんですよ。

テストでの問われ方・理解度チェック

【基礎】 アルキメデスの原理において、物体にはたらく浮力の大きさは何によって決まりますか。
物体が押しのけた液体の重さ(質量)によって決まります。
【応用】 同じ物体を水と食塩水に浮かべたとき、食塩水のほうが物体がより高く浮く(水面上の体積が大きくなる)のはなぜですか。
食塩水は水よりも密度が高く、同じ体積あたりの質量が重いため、より少ない体積を沈めるだけで物体の重さとつり合う大きな浮力が得られるからです。
【実践】 水面に浮いている物体を、指で押して完全に水中に沈めるために必要な力の大きさを求める計算式を答えなさい。
「(物体が完全に沈んだときにはたらく全浮力)-(物体の重さ)」で求められます。

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