まとめ
- 流体（液体や気体）の中にある物体が、その物体が押し退けた流体の重さと等しい大きさの上向きの力（浮力）を受けるという物理学の法則です。
- 浮力の大きさは、物体の水中にある部分の体積と流体の密度によって決定され、物体の材質や質量には直接依存しません。
- この原理により、物体の密度が流体の密度より小さければ浮き、大きければ沈むという現象が論理的に説明されます。
解説
アルキメデスの原理は、流体力学の基礎となる重要な法則です。物体を液体に沈めると、その物体は自身の体積分の液体を脇に押しやります。このとき、押しやられた液体がもともとあった場所に戻ろうとする圧力の差が、上向きの力である「浮力」として物体に作用します。公式では F=ρVg（ρ:流体の密度、V:排除した体積、g:重力加速度）と表され、物体の体積が大きいほど、あるいは液体の密度が高いほど、受ける浮力は大きくなります。
また、この原理は作用・反作用の法則とも密接に関係しています。例えば、水を入れたビーカーに物体を吊るして沈めた場合、物体は浮力によって軽くなりますが、その反作用として水には下向きの力が加わります。その結果、台はかりの目盛りは物体が受けた浮力の分だけ増加し、系全体の重さは保存されます。ばねはかりの減少分と台はかりの増加分が一致するというこの関係は、入試や実験でも頻出のポイントです。
水の中に物を入れたとき、上向きにおし返される力を「浮力」といいます。アルキメデスの原理とは、この浮力の大きさが「その物がどかした水の重さ」と同じになるという決まりのことです。
たとえば、水の中に大きなボールを沈めると、ボールの分だけ水がわきにどかされます。この「どかされた水」が重ければ重いほど、物を上に押し上げる力も強くなります。だから、大きな船のように重いものでも、たくさんの水をどかすことができる形にすれば、水に浮くことができるのです。
また、物の密度（ぎっしり詰まっている度合い）も関係しています。水よりも密度が小さい物は浮き、水よりも密度が大きい物は沈みます。お風呂で体がふわふわ浮く感じがするのも、この原理のおかげです。
アルキメデスは、お風呂に入ったときに水があふれるのを見て、この仕組みを思いついたといわれています。あまりにうれしくて、服を着るのも忘れて「エウレカ！（わかったぞ！）」とさけびながら外に飛び出したという、おもしろいお話が残っています。
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