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Q:お父さんは重いのにどうして水に浮くの?
ものが水に浮くか、沈むかは、どのように決まるのでしょうか。浮力の原理について説明します。

「重い・軽い」ではない

水に浮くか沈むかは、ものの重さで決まるわけではありません。正確にいえば、「水より密度が大きい物体は沈み、密度が小さいものは浮く」ということになります。
体重が大きい力士も水に浮きますし、重い鉄でつくられた船も水に浮いています。

密度(みつど)とは

密度とは、「単位体積あたりの質量」のことで、通常は「1mあたり何kgか」または「1cmあたり何gか」という値で表します。 簡単にいうと、同じ体積で比べた質量ということです。(水は1cmあたり1gなので、密度=1g/cmとなります)

お風呂で実験をしよう

鉄アレーを用意します。
空気中で持ち上げると重い鉄アレーですが、、お風呂の中に入れて持ち上げてみると

、どうですか?

水の中の重さ

水の中では軽くなりました。
水に沈むものも浮くものも、それを浮かそうとする力、浮力が働きます。鉄でも木でも水中のすべてのものに浮力は働いています。
鉄アレーも浮力が助けてくれるため、空気中で持ち上げるときに比べて、軽くなるわけです。
水の中だったら子どもがお父さんを持ち上げることもできるでしょう。

浮力の大きさ

水の中に入れたものが押しのけた水の重さの分だけ浮力が働く」のが浮力の原理です。押しのけた水というのは、ものと同じ体積ということです。
このことをアルキメデスの原理とも言います。
そして、浮力の方がものの重さより大きければ浮きます。浮力の方がものの重さより小さければ、その分軽くはなりますが、沈むのです。

鉄アレーの質量が4kgだとします。
鉄アレーと同じ体積の水があったとして、この質量が1kgだとします。(↓水色のやつ)
すると、水の中で鉄アレーは、 - =3kg になります。

お風呂での実験

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体積のことを理解するために次の実験をします。
誰も入っていないお風呂のお湯の線に印つけます。棒を立てて、、マジックで線を引けばいいです。
次に子どもがお風呂に入ります。
お湯が増えました。増えたお湯の体積と子どものからだの体積は同じです。
今度はお父さんと交代します。

お父さんの方がお湯がたくさん増えました。お父さんの体積が大きいからです。
そして、増えたお湯の重さが浮力の分になります。お父さんの体重は子どもより重いはずですが、浮力も大きいので、体重が大きいお父さんも水に浮くことができるわけです。

ペットボトルで実験

ペットボトルに水をいっぱいに入れます(1)。
同じペットボトルに水を八分目くらい入れます(2)。
もうひとつには、牛乳をいっぱい入れます(3)。
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これらはみんな体積が同じです。水に入れると押しのける水の体積は同じですから、浮力は全部同じです。それでは 吉田カバン ポーター クローン PORTER CLONE ポ-タ- 財布 二つ折り財布 小銭入れあり メンズ レディース 吉田かばん 572-09924ポーターバッグ、これらが浮くか沈むか試してみましょう。
少し空気が入っている(2)は浮いたようです。水がいっぱいの(1)は、やっと浮いてるか、沈みそうな感じです。牛乳が入っている(3)は沈んでいます。

浮力の大きさはペットボトルと同じ体積の水の重さです。
(1)は、中身が同じ水でいっぱいなので、ボトルの重さと浮力がちょうど同じくらいです。だから 二つ折り財布 メンズ Be Born(ビボーン) Gleem(グリーム) 財布 二つ折り 牛革 日本製 小銭入れあり 小銭入れ有り 中ベラ付 ブランド ランキング プレゼント ギフト 本革 父の日、浮きそうで沈みそうな感じになります。

(2)は、中の水が少なく dunhill ダンヒル 小銭入れ L2PA80A WINDER、その分軽いので、浮力の方が大きくなり浮いてしまいます。

(3)は 期間限定セール!【箔押し名入れ無料】【BRITISH GREEN】日本製撥水ブライドルレザー二つ折り財布[メンズ 誕生日 プレゼント 本革 レザー 2つ折り財布 ブランド レザー財布 レザーウォレット 誕生日プレゼント 名前入り 父 サイフ][20P18Jun16]、牛乳が水より重いので、浮力よりボトルの方が重く、沈みます。

まとめ

※参考
人間は水と比較してそれほど大きな密度の差はありません。だから、息をたくさん吸い込めば浮きやすく 、全部吐けば沈みやすくなります。また、筋肉質の人は、脂肪質の人に比べて密度が大きいため、沈みやすいようです。
プールなどの淡水と比較して海水は、密度が大きいので海ではプールより浮力が大きくなり浮きやすくなります。
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