浮力

質問

鋼球を液体中に入れると沈むが、石油タンカーなどの鋼で作られた大きな船はなぜうくのか、教えてください。

回答No.2

Tori_30 · ベストアンサー

まず、浮力と呼ばれているものとは、上面に掛かる力と下面に掛かる力の差です。で、”掛かる力”ってのは圧力によって決まります。大気圧や水圧です。大気圧や水圧は重力（引力？）によって発生しています。

なぜ差が発生するか、というと上面と下面では当然ですが高さが違うからです。例えば、ある直方体を想像して下さい。その直方体がある面を水面と平行にして水の中に沈んでいる場合、上面と下面の圧力の差は直方体の高さです。（側面はそれぞれ同じ高さなので圧力差はありません）

上面に掛かる力は　（上面の高さにおける水圧Ｐ１）×（上面の面積Ａ１）、下面に掛かる力は　（下面の高さにおける水圧Ｐ２）×（下面の面積Ａ２）。その差が浮力です。
そして、この直方体を例に取ると（上面の面積A1）＝（下面の面積A2）＝A（仮に）。浮力はＰ２×Ａ－Ｐ１×Ａより（Ｐ２－Ｐ１）×Ａ、水の場合、水圧（Ｐ２－Ｐ１）というのは直方体の高さに比例します。
もっと言えば、（水中における）浮力ってのは面積×高さでその体積の水の重さ（ちなみに質量ではない。）と一緒なんです。それが体積力と言われる所以です。

で、その浮力が物体の重量を超えている場合に浮く事が出来るわけです。

ここまでが浮力の話。
で、何故鋼で作られた大きな船が浮くかっていうと、それは”大きい”からです。体積が大きい＝浮力が大きい、なのです。簡単に言えば、重量÷体積の値が水の密度の値より小さい場合、その物体は浮きます。
例えば、そのタンカーの体積分の水よりもそのタンカーの重さが小さい場合、そのタンカーは浮くのです。
逆に、中身がぎっしり詰まった鋼球の重さは同じ体積の水の重さより重いので、浮力は鋼球の重さより小さくなり、その鋼球は沈みます。

お礼

ありがとうございます。
参考にさせていただきます。

回答No.3

noname#60215

鋼で作ってあっても、ピンポン玉のように、中が空洞の鋼球ならば
水に浮くのではないかと思えませんか？

お礼

ありがとうございます。
参考になります。

回答No.1

neKo_deux

> 鋼球を液体中に入れると沈むが、

水銀には浮かびますよ。

> 石油タンカーなどの鋼で作られた大きな船はなぜうくのか、

端的に言うと、タンカーが押しのけた体積分の水の重さよりも、本体が軽いからです。