アルキメデスの原理

水の中では体の大きい方が軽い!?(No.46)

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水の中では体の大きい方が軽い!? 水の中では体の大きい方が軽い!?

実験監修:名古屋市科学館学芸員 佐伯平二 
※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

どうしてなのかな?

写真は、容積の違うペットボトルにそれぞれ水とおもり(ビー玉)を入れ、ハンガーに吊り下げて水槽にゆっくり沈めた結果です。水槽に入れる前は、ハンガーは容積の大きいペットボトルの方に傾いていたのに、水中では逆になってしまいました。水の中では一体どんな現象が起こったのでしょう?

そうかなるほど!

水に物体を沈めると、水の圧力は物体のあらゆる表面に垂直に加わります。側面に加わる圧力は打ち消しあいますが、水の圧力は深さに比例して増加するため、より深いところにある下面が受ける上向きの力は、上面が受ける下向きの力よりも大きく、全体としては上向きの力を受けることになります。これが浮力です。浮力の大きさは物体が押しのけた液体の重さに等しい、というアルキメデスの原理を当てはめると実験がよく理解できます。容積(体積)が違うペットボトルを水中に沈めると、それぞれの容積に見合った浮力が働き、その浮力分だけ重量が軽くなります。大きいペットボトルの方がより大きな浮力を受けるため、水の外では大きいペットボトルの方が重かったのですが、水中では逆に軽くなってしまったのです。

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