浮かぶことについての科学初心者の質問

質問

ちょっと科学初心者のたわごとをお聞きください。

風船に空気より軽い気体を入れると浮きますよね。
風船内の空気を抜いて真空にしようとすると、大気圧で（というかゴムの伸縮でも）縮んでしまいます。

ここで話は変わって、卵の形状の話。
卵の形って、地上の何倍もの気圧に耐える構造ですよね？

前者と後者の話を合わせて考えたのですが、
卵状の容器の中の空気を抜いて真空に近い状態にしたとき、その容器が浮かぶ事はないというのは感覚的にわかるのですが、
なぜ浮かばないのでしょうか？

浮かぶためには内側から押すような力が必要ということでしょうか？
多分かなりわかり辛いと思うので、補足要求があればできるだけ答えたいと思いますので、
よろしくお願いします。

回答No.1

pasocom · ベストアンサー

浮力というのは、アルキメデスの原理で「その物体が押しのけた周りの物質の質量分だけ働く」ということになっていますよね。
アルキメデスは「水の中の浮力」についていったのかも知れませんが原理は同じことです。
卵形（形はこの際問題ではないけど）の容器が空気中でどの程度の浮力を得るかというとその容器が押しのけた空気の重さ分です。
もし容器の重さ（＋その中身の空気の重さ）がそれより軽ければ、容器は浮かぶでしょう。
＞その容器が浮かぶ事はないというのは感覚的にわかる・・・。
のは、そのような羽のように軽い容器が想像付かないからです。

お礼

回答どうもありがとうございました。
お礼が遅くなってしまい申し訳ありません。
回答者さんたちのコメントを全て見させていただいたのですが、
自分の中で完全に噛み砕くことが出来なかったので、
５つのコメントを参考に自分なりにもう一度考えてみたいと思います。
ですので、回答の優劣をつけることが出来なかったため、
ポイントは回答の早さで振り分けさせていただきました。
またお礼も同様のものをさせていただいています。

回答No.5

mazeran

卵の殻の重さを考慮してみてください。
卵の中を真空にして軽くなった分、浮こうとしても、浮く力より殻の重さが大きいからです。

浮く風船も、ゴムの風船ではなく、同じ肉厚、同じ大きさの「鉄」でできたものなら浮かないでしょう。

それと同じです。

お礼

回答どうもありがとうございました。
お礼が遅くなってしまい申し訳ありません。
回答者さんたちのコメントを全て見させていただいたのですが、
自分の中で完全に噛み砕くことが出来なかったので、
５つのコメントを参考に自分なりにもう一度考えてみたいと思います。
ですので、回答の優劣をつけることが出来なかったため、
ポイントは回答の早さで振り分けさせていただきました。
またお礼も同様のものをさせていただいています。

回答No.4

noname#41836

＞風船に空気より軽い気体を入れると浮きますよね
　はい、おっしゃるとおりです。
　そこで、この考え方を使って
＞卵状の容器の中の空気を抜いて真空に近い状態にしたとき
　のことを考えてみましょう。
　卵状の容器の中に空気よりも軽いものを入れれば浮きますよね。
　その容器の中を真空に近い状態にするということは、言い換えれば
何も入っていない状態にするということですよね。
　何も入っていない、つまり物質がゼロということは、重さもゼロということです。
　軽い気体の代表例の水素であっても重さはゼロではありませんよね。
　つまり真空は、空気よりも、水素よりも、何よりも軽いのです。
　その最も軽い真空を詰めた（変な表現ですが）卵状の容器は軽々と浮くであろうとは思いませんか？

　水素入りの風船が浮くのは、水素という軽い気体が入っているからではなく、
質問者さんが最初に述べられているように、
詰めてある水素という気体は風船の回りの空気よりも軽い気体であるからなのです。
　世の中に重さというものはあっても、軽さ、言い換えれば重さを打ち消してくれるようなものはないのです。
　軽さとは重さが少ないということなのです。ですから言うならば真空が最も軽いのです。

お礼

回答どうもありがとうございました。
お礼が遅くなってしまい申し訳ありません。
回答者さんたちのコメントを全て見させていただいたのですが、
自分の中で完全に噛み砕くことが出来なかったので、
５つのコメントを参考に自分なりにもう一度考えてみたいと思います。
ですので、回答の優劣をつけることが出来なかったため、
ポイントは回答の早さで振り分けさせていただきました。
またお礼も同様のものをさせていただいています。

回答No.3

debukuro

卵状の容器の中の空気を抜いて真空に近い状態にしたとき、その容器が浮かぶ事はないというのは感覚的にわかるのですが、

実現できれば浮かびます。
大気圧に耐えられる材料がないというだけのことです。

お礼

回答どうもありがとうございました。
お礼が遅くなってしまい申し訳ありません。
回答者さんたちのコメントを全て見させていただいたのですが、
自分の中で完全に噛み砕くことが出来なかったので、
５つのコメントを参考に自分なりにもう一度考えてみたいと思います。
ですので、回答の優劣をつけることが出来なかったため、
ポイントは回答の早さで振り分けさせていただきました。
またお礼も同様のものをさせていただいています。

回答No.2

noname#74443

容器中の空気を抜くことによって空気の重量が浮力となります。
　仮に卵の容積が60mlすると、空気の重さは１Lで約1.3gですから、殻の重量が0.078g未満であると浮かぶことができます。ただし卵の殻の大きさで0.078gを達成しようとすると、シャボン玉でも難しいかも。
　そのような薄さで真空にして耐えられる物は存在しないと思う。

　浮かぶために中から押す力が必要と言うより、形(容積)を保つために外と中の圧力の差が少ない方が好ましいわけです。

お礼

回答どうもありがとうございました。
お礼が遅くなってしまい申し訳ありません。
回答者さんたちのコメントを全て見させていただいたのですが、
自分の中で完全に噛み砕くことが出来なかったので、
５つのコメントを参考に自分なりにもう一度考えてみたいと思います。
ですので、回答の優劣をつけることが出来なかったため、
ポイントは回答の早さで振り分けさせていただきました。
またお礼も同様のものをさせていただいています。