浮力。浮力の説明を、もっとわかりやすく、かつ、応用問題にも対応できるように、作り直しました。浮力の基本、台ばかりにかかる力、水以外の浮力、浮く問題などを説明しています。

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2025/04/09 告発

浮力の正体、それは「押しのけた液体の重さ」

アルキメデスの原理――それは「物体を液体に沈めたとき、その押しのけた液体の重さだけ軽くなる」という法則。

「例えば、四十グラムの重りを水に沈めたとしよう。体積は二十五立方センチ。水に沈めた途端、重りの“見かけの重さ”は十五グラムになる。なぜなら、二十五立方センチ分の水＝二十五グラムが押しのけられ、浮力として働くからだ」

Q1：60cm³の体積を持つ100gの物体を水に沈めた。水中での見かけの重さは？→ 答え：100g − 60g（浮力）＝40g

Q2：同じ物体を半分だけ水に沈めたら？→ 答え：60cm³ ÷ 2 ＝ 30gの浮力 → 100 − 30 ＝ 70g

「海で体が浮きやすいのは、塩分で密度が高くなるからなんだ」

例えば、食塩水では1cm³あたり1.2g。つまり、同じ60cm³を沈めたとすると：

浮力 = 60 × 1.2 = 72g100g − 72g = 28g

水よりも、さらに軽くなるというわけだ。

ここでひとつの疑問。

Q：8gで体積27cm³の木片を水に浮かべたら、何cm³沈む？→ 答え：8cm³だけ沈む

なぜなら、沈んだ体積の水の重さ（＝浮力）が、木片の重さとつり合っているから。浮いている＝浮力と重力がバランスしている状態。

浮いている木片を手でグッと沈めたら、下の台ばかりの目盛りはどうなるか？

答え：浮いていた部分の体積分だけ重くなる

つまり、さっきの木片なら、19cm³が浮いていた。それを沈めると、台ばかりに19g分の重みが加わる。

「浮いてる部分を沈めるには、それ相応の力が必要なんだよ。だって、水はそれだけ“押し返す”力を持ってるんだから」

浮力の本質は、とてもシンプル。

沈んだ体積だけ軽くなる

でもその分、重さは下に移る

合計の重さは、変わらない

液体の密度が高ければ、浮力も大きくなる

浮いているものは、重さと沈んだ体積の“水の重さ”が等しい

「浮力がわかれば、世界の見え方が変わる。水に沈んだ石も、風呂に浮かぶ体も、宇宙の無重力体験も、すべて“力のバランス”でできているんだよ」

倉橋先生の言葉に、私は深くうなずいた。物理は、知れば知るほど、やさしい。そして、世界は驚きで満ちている。