浮力とは？
2013.06.19
カテゴリ：理科用語
浮力とは？
- 皆さんこんばんは。オフィス・宮島です。今日は浮力について3行以内で解説いたします。
なぜ鉄製の船は水に浮くのか？
- この写真をご覧ください。船は水(この場合は海)に浮いていますよね。なんででしょう？
- 鉄の比重は7.86、水の比重は1であるから、普通に考えると、水の中に沈んでしまいます。
- しかし、このような形状にすると水に浮きます。
- 水圧の話を覚えているでしょうか。水圧というのは、全方向にかかります。そして深さに応じて水圧の大きさが変わります。
- もし、底面積S[cm2]、高さh[cm]の鉄製の円柱を深さx[cm]に沈めたとき、力はこのように働きます。
- この時、円柱にかかる力はこのように算出されます。
圧力P1 ＝ S × x / S = x[gw/cm2]
圧力P2 ＝ S × (h+x) / S = h+x[gw/cm2]
円柱の重さをWとする
上面にかかる力F1は
F1 ＝ S × x = Sx[gw]となる
次に、底面にかかる力F2は
F2 ＝ S × (h+x) = S(h+x)[gw]となる
鉄製の円柱にかかる力Fは
F = (F1+W) － F2 = (Sx+W)－(Sh+Sx)
＝ W－Sh>0となる
∴鉄製の円柱は沈んでゆく
- しかし、このような箱型にした場合の力はこのようになります。
- この時、鉄製の箱にかかる力はこのように算出されます。
圧力P ＝ S × h / S = h[gw/cm2]
箱の重さをWとする
底面にかかる力Fは
F ＝ S × h = Sh[gw]となる
鉄製の箱にかかる力FTは
FT = W － F = W－ Sh<0となる
∴鉄製の箱は浮く
- このような理由により、鉄製の箱は水に浮くのです。これを浮力といいます。
- ただし、荷物を載せて底面にかかる力より箱の重量＋荷物の重量のほうが大きくなると、鉄製の箱は沈みます。そこだけは注意してください。
本日はここまでといたします。ご清聴ありがとうございました。
