風呂桶の挙動

質問

文章ですとうまく書けないのでご容赦ください。

・ポリプロピレン製（たぶん比重は水より若干小さい）の
・風呂桶（ごく普通の形状です。たとえば銭湯に行けばお目にかかるケロリンの風呂桶を思い浮かべてください）を
・お風呂の中で横向きにし半分くらいを沈めます（つまり円柱の回転軸が水面上にある）、
・このままの状態で、口の側を風呂の壁に押し当てます。

すると倒れるかと思いきや壁にくっつきます。これはなぜでしょう。

数年前にＴＶでこれをやっていました。東大の先生が解説していましたが、内容は明らかに間違いでした。番組ではその説明で終わっていましたので未だに理解できません。

どなたかこの現象を説明できる方がいらっしゃいましたら教えてください。

なお、ポリプロピレン製の風呂桶と書きましたがこれは自宅の風呂桶の場合です。木製や金属製の場合はだめなような気がしますが手元にないのでわかりません。

回答No.1

htms42 · ベストアンサー

風呂桶というのは風呂用の手桶のことですね。風呂桶というと浴槽を意味する場合が多いように思いますので混乱しました。浴室用洗面器でもいいでしょう。

書かれていることをイメージしながら書いています。浴室で実験をやったわけではありません。明らかに間違っているという東大の先生の解説の内容があるといいのですが。同じ間違いをしているかもしれません。

洗面器の動きには２種類あります。
（１）浴槽の壁に沿っての上下の動き、
（２）壁から倒れるような回転の動き、

（１）ポリプロピレンの洗面器で比重が水より若干小さい場合ということなので沈んでしまうことはありません。壁から離れなければ若干上下するでしょうが壁に沿った位置で止まります。あらかじめ手で押さえて上下にずらして釣り合いの位置を探した後、手を離したと考えると上下の運動を考える必要はないことになります。倒れるか、倒れないかです。
（２）上下には釣り合っているとすると倒れるということは洗面器の下の端を支点とする回転が起こるということになります。
洗面器を「コ」の字で表したとします。コの字の半分付近に水面があります。上下には釣り合っています。コの字の横棒の左の端で浴槽の壁に接しています。回転が起こるとしたらコの字の下の棒の左端を支点にしたものです。
浮力は水中にある洗面器の部分に働いています。コの字の下の横棒は水中にあります。この部分に働く浮力Ｆ１は中央からと考えると左右の差が出てくる力ではありません。コの字の縦棒の下半分ほどが水中にあります。この部分に働く浮力Ｆ２は反時計回りの回転を引き起こす力です。壁に張り付くというのはこの浮力からくるものだと思います。

お礼

回答ありがとうございます。

大変よく理解できました。
いまいち自信がなかったのですが、これで安心して眠れます。

ちなみに東大の先生の回答は「洗面器は水圧によって押し付けられている。離れようとすると内部の圧力が下がるので、圧力の差で外から押し付けられる」というような内容でした。たぶんＴＶ局の人が電話で問題を説明し、問題を知らない人が取材に出かけた、と言う様なことだとおもいます。