中1物理【浮力とは】

このページでは「浮力とは何か?」「浮力で押さえておきたい性質」について解説しています。

浮力は難しい、というイメージを持っている人も多いと思いますが、カンタンです!

しっかり読んでよく理解してください。

※浮力のより詳しい求め方や発展的な内容を知りたい場合は→【*浮力の計算(アルキメデスの原理)】←を参考にしてください。

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1.浮力とは

■浮力

液体の中にある物体が、液体から受ける上向きの力

水圧について思い出しましょう。→【*水圧】←

水圧のポイント!水圧は水面からの深さのみで決まる

水深1cm100Paの水圧。

③水圧は水と接するすべての方向から垂直にはたらく。

このことから水中にある物体にはたらく水圧のイメージは以下の図のようになりました。

(深いほど水圧は大きい・水と接する面には水圧がはたらく)

この物体にはたらく水圧のうち、

側面にはたらくものは水深が同じであれば大きさは同じなので互いに打ち消し合います。

次に上面にはたらく水圧と下面にはたらく水圧を比べると・・・

水深が大きい分、下面にはたらく水圧の方が大きいです。

下面にはたらく水圧上面にはたらく水圧の差から物体には上向きに力がはたらくことになります。

このように水圧の差から生じる上向きの力を浮力といいます。

2.浮力の大きさ

ある物体を空気中でばねはかりを用いて重さを調べたところ40Nでした。

この物体を水の中に沈めるとばねはかりの目盛りはどうなるでしょうか?

空気中ではかった「40N」という値は物体の重さ(=物体にはたらく重力)です。

水中ではそれに加え、浮力がはたらいてしまいます。

重力は下向きですが、浮力は上向きです。

互いに反対向きの力ですので打ち消し合います。

左の図のばねばかり・・・重さがそのまま表示されます。

右の図のばねばかり・・・浮力の分だけ小さな値が示されます。(「重力-浮力」の値が示される)

このことからよって浮力の大きさは

空気中でのばねばかりの値-水中に沈めたときのばねばかりの値

で求められます。

2.アルキメデスの原理(基本)

■アルキメデスの原理

物体のうち、沈んでいる部分の体積が大きいほど浮力は大きい。

直方体にばねはかりにつないで少しずつ沈めていった様子が下の図です。

このときの浮力の大きさはA~Eの場合でどう異なるでしょうか。

沈んでいる部分の体積が大きいほど浮力は大きいので、浮力の大きさはA<B<Cです。

C・D・Eの場合にはたらく浮力も比べましょう。(こちらの方が大事)

浮力が大きいのはC・D・Eのどの場合でしょうか。

C・D・Eでは沈んでいる部分の体積が同じですので、物体にはたらく浮力はすべて等しくなります

C<D<Eという関係ではありませんよ!C=D=Eです!

水圧と浮力を混同して「深ければ深いほど大きい!」と思い込んでいる生徒をひっかける問題です。

よって浮力の大きさはA<B<C=D=Eとなります。

またばねはかりの目盛りはA>B>C=D=Eとなります。

これをグラフ化したものが以下です。

※浮力のより詳しい求め方を知りたい場合は→【*浮力の計算(アルキメデスの原理)】←を参考に。

POINT!!

・浮力は、下面の水圧と上面の水圧の差によって生じる上向きの力。

・浮力=空気中での重さ-水中に物体があるときの重さ

・沈んでいる部分の体積が大きいほど浮力は大きくなる。

コメント

  1. ductile より:

    中学一年生の娘がとても分かりやすいと申しております。
    プリントアウトして見直したり、問題集を解くときに手元に置いて見たりしたい
    とのことで印刷してみました。
    印刷した時にもう少し図が小さく、ひとまとまりの項目がページ途中で切れなければ
    ものすごく使いやすいです。そこはやはり難しいでしょうか。。。

    • science teacher より:

      ductileさん

      コメントありがとうございます。
      いつも見ていただきありがとうございます。

      どちらかというとスマホで見ることを前提としたつくりにしていたため、印刷時はやや不便なレイアウトになっていたかもしれません。
      申し訳ありません。
      少しずつ、印刷時に利用していただきやすいレイアウト調整を試みてみます。
      貴重なご意見、ありがとうございます。

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