浮き方と重心

この浮き方 自然?不自然?(No.57)

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この浮き方 自然?不自然? この浮き方 自然?不自然?

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?

湯飲みの中に茶柱が立つことがありますね。これは茶柱の密度の分布(重心の位置)や浮力、表面張力など、いろいろな物理現象が関係し合って偶然に起こるのです。今回は、水の中でのモノの浮き方と重心の関係を調べてみましょう。
比重0.5程度(半分浮いて半分沈む状態)の断面が正方形の角材(正四角柱)を水に浮かべた時、どんな浮き方をするか調べてみましょう。

そうかなるほど!

正四角柱の角材は、上の写真のように水面から出ている部分が三角形になった状態で浮きます。ちょっと不思議な気がしますが、自然な浮き方なのです。水に浮かべた物体は、水面上に出ている部分と水面下に沈んだ部分のそれぞれの重心の位置が水面にもっとも近くなる時に安定して浮きます。
つまり、正四角柱の角材が三角形の状態で浮くのは、2つの重心の位置が水面にもっとも近くなり、バランスが一番とれた状態になるからです。では重心の位置を実験で確かめてみましょう。

「角乗り」って知っていますか?

角乗りは川に浮かべた1尺角(約30×30cm)の角材に人が乗り、それを回転させながら進んだり曲芸を行う伝統芸能です。正方形の断面をもった角材は水面から出る部分が三角形になった状態で浮きますから、角材を足で回転させることもできるんですね。

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