物体がおしのける液体の体積とは？中学受験・高校受験の頻出ポイントをわかりやすく解説

一般小学生

物体を水などの液体に入れると、その物体が入った分だけ、もともとそこにあった液体が周囲にどかされます。この「どかされた液体」の体積が、物体がおしのける液体の体積です。アルキメデスの原理によれば、物体にはたらく浮力の大きさは、この「おしのけた液体の重さ」に等しくなります。

浮力の大きさ（F）は、液体の密度（ρ）、おしのける液体の体積（V）、重力加速度（g）を用いて、F = ρVg と表されます。物体が完全に沈んでいる場合は物体の体積そのものがおしのける体積となりますが、浮いている場合は「水面下にある部分の体積」のみがおしのける体積となります。

状態	おしのける液体の体積	浮力の大きさ
水面に浮いている	水面下にある部分の体積	物体の重さとつり合う
完全に沈んでいる	物体全体の体積	物体の重さより小さい（沈む場合）

コラム

船が巨大な鉄の塊でありながら海に浮くことができるのは、船の形を工夫して内部に大きな空間（空気）を作ることで、船全体の体積を大きくしているからです。これにより、船自体の重さよりも大きな「おしのける液体の重さ（浮力）」を生み出しています。

また、水面に浮いている物体を指で押し下げて完全に沈めるためには、物体全体を沈めたときに生じる最大の浮力から、物体の重さを引いた分の力を加える必要があります。このように、浮力は常におしのけている液体の量によって決まるという点が重要です。

小学生のみなさんへ

コップいっぱいの水に石を入れると、水面が少し上がるよね。その「上がった分の水」が、石がおしのけた水の量だよ。お風呂に入ったときに、お湯がザバーっとあふれるのも同じ理由だね。このおしのけた水の量が多いほど、物を上に押し上げる力（浮力）が強くなって、物が浮きやすくなるんだよ。

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