圧力と浮力(浮沈子)

上がれ!下がれ!水中エレベーター(No.154)

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上がれ!下がれ!水中エレベーター 上がれ!下がれ!水中エレベーター

実験監修:元東京大学教養学部特任教授 滝川洋二 
※監修者の役職は掲載当時のものです。
企画制作: 日本ガイシ株式会社

実験の説明

なんでだろう?

水の入ったボトルの中で浮いたり沈んだりするおもちゃを「浮沈子」といいます。ふつうの浮沈子はボトルを押すと沈むのですが、逆にふわりと浮き上がる不思議な浮沈子を作ることもできます。

そうなんだ!

ポイントは水と浮沈子を入れるボトルの形。円筒ではなく、だ円に近い平らなボトルを使います。円筒の場合はどこに力を加えても中の水圧が上がりますが、平らな場合は力を加える場所によって、水圧が上がったり下がったりします。ボトルの腹(広い面)を押すと、円筒の場合と同じようにつぶれて水圧が上がります。この圧力で浮沈子も少しつぶれて体積が減り、浮力が小さくなって沈みます。これはふつうの浮沈子です。逆に浮沈子を浮き上がらせるには、ボトル内の水圧を下げればいいのです。ボトルの脇(狭い面)を押すと、ボトルが丸く広がって水圧が下がります。すると浮沈子にかかる圧力も減り、中の空気がふくらんで少し体積が増えます。その結果、浮力が大きくなって浮き上がるというわけです。このしくみは、「水中の物体はその物体が押しのけた水の質量だけ軽くなる」というアルキメデスの原理を応用しています。

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