浮力が利用されているものとは?

船は、鉄でつくられていますが、水に浮かびます。
洗面器や茶碗なども水に浮かびますが
水が容器の中に入りすぎると沈んでしまいます。

言い換えれば、容器の内部の空気を水におきかえると沈んでしまいます。
このことから、物が浮かんでいるためには
内部の空気が大切なはたらきをしていることがわかります。
たとえば、茶碗をとって、このわけを考えてみましょう。

bandicam 2015-04-24 22-48-01-324-min

浮いている茶碗がおしのける水の体積は
図の水面下の斜線の部分の体積に等しいはずです。

この体積のうち、比重が1より大きな瀬戸物でしめる体積の割合いは
極めて小さく、その大部分は、水よりはるかに軽い空気です。

しかし、空気の部分でおしのけた水の重さも
浮力としてはたらくので、茶碗が浮くようになるのです。

このように、材料でおしのける水の重さよりも
空気でおしのける重さのほうを大きくするように工夫すれば
たとえ材料の比重が1より大きくても
その物を浮かせるだけの浮力をつくることができます。

船が浮かぶわけも、茶碗と同じです。




比重の測定

浮力を利用して、いろいろな物の比重をかんたんに測ることができます。

水に沈む物の比重

たとえば、石の比重を測るには、まず石の空気中での重さを測ります。
つぎに、水中での石の重さを測れば、石の比重がもとめられます。

bandicam 2015-04-24 22-49-45-791-min

水に浮く物の比重は、もちろんこの方法では、測れません。
その場合には、その物を静かに水中におしこんでしまうまでに
流れでた水の重さを測り、それで空気中の重さをわれば
その比重をもとめることかできます。

液体の比重

油の比重は、油に沈む物の重さを、つぎのように測れば、もとめられます。
たとえば油に沈む物として、石を選んだとすると
まず、空気中での石の重さ(W)を測ります。

つぎに、水中での石の重さ(Q)と油の中での石の重さ(P)をはかります。

そして、つぎの式から、油の比重をもとめます。

bandicam 2015-04-24 22-52-23-028-min

浮きばかり

浮きばかりは、液体の比重をかんたんに測るためのものです。

これを測ろうとする液の中に浮かべ
その液面の目もりを読みとれば、それが比重になります。

浮きばかりの目もりには、その目もりより下の部分の体積で
浮きばかり全体の重さを割った値が、書きこまれています。

いま、この浮きばかりをある液に浮かせてみて
液面の目もりが1.3であったとします。

すると、この目もり以下の体積に等しい液体の重さが
浮力としてはたらき、それが浮きばかり全体の重さとつりあっているはずです。

したがって、目もり1.3は、この液体の密度だということになります。
密度も比重も同じあたいですから、これを比重といってよいのです。

浮き

海水よく使われる、浮き輪や浮きボート
港や海岸などで見かける浮標なども、浮力を利用したものです。

そのほか、自記雨量計で雨量を測るときや
ガス湯わかし器で水の量を加減するところなどに
浮きが上手に利用されてします。







サブコンテンツ