液面下の体積

一般小学生

まとめ

【定義】 物体が液体の表面よりも下の部分(水面下)にある部分の体積。

まとめ

液面下の体積は、物体が排除した液体の体積に等しく、物体が受ける浮力の大きさを決定する重要な要素である。

解説

物体が液体中にあるとき、その物体には上向きの力である浮力が働く。アルキメデスの原理によれば、浮力の大きさは「物体が排除した液体の重さ」に等しい。この排除された液体の体積は、物体が液面より下にある部分の体積、すなわち「液面下の体積」と一致する。浮力をF、液体の密度をρ、液面下の体積をV、重力加速度をgとすると、F = ρVg という関係式が成り立つ。物体が液体に浮いている状態(静止状態)では、物体の重さと、この液面下の体積によって生じる浮力が釣り合っている。物体が完全に没している場合は、液面下の体積は物体の全体積と等しくなるが、浮いている場合は全体積の一部のみが液面下の体積となる。

小学生のみなさんへ

水などの液体の中に沈んでいる部分の「かさ(体積)」のことです。たとえば、お風呂にプカプカ浮かんでいるおもちゃの、水面より下にある部分の大きさがこれにあたります。この沈んでいる部分の体積が大きければ大きいほど、物を上に押し上げようとする力(浮力)が強くなります。

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