重さについて

質問です。空気(圧力のあるもの)は物の重さを
多少なりとま減らすことができるのでしょうか？たとえば車のタイヤに空気が入っていますが、地面に掛かってる車の重さは実際の車の重さより空気圧によって少しは軽くなっているものなのでしょうか？教えてください。

No.7 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2013/08/02 08:14

No.4です。

結構な重さが増えますよ。

　分かりにくそうだったので、もっと分かりやすい方法で説明。
　車の条件は変わりませんので、タイヤだけについて考えましょう。

100Lの内容量を持つタイヤがあるとします。
　ここで重さとは、大輝による浮力を差し引いた計量される値とします。
1) タイヤのゴムやリムの体積や質量は空気をつめた前後で変わらないので無視できます。
2) 100Lの空気を大気圧と同じ圧力(一気圧)で充填した時点では体積分の浮力が働きますから、増えた体積に働く浮力と増えた体積分の空気の重さは等しいので変化ありません。
　　アルキメデスの法則
3) 乗用車には、２気圧程度の圧力の空気を入れますから、ボイルの法則「温度が一定のとき、気体の体積は圧力に反比例する( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9C%E3%82%A4% … )」より、200Lの空気を入れることになります。
4) 200Lの空気の重さは100Lの2倍ありますが、体積が変わらないため浮力は変化しません。
　そのため、１気圧で100Lの空気分だけ重くなります。
　　空気の密度は約1.293 g/L ですから、100L分だと、129.3g--コップ一杯の水弱--重くなります。
★以外ですが、結構な重さになります。
　No.1さんも書かれていますが、スクーバダイビングで使用するタンク(200気圧10L)ですと、１気圧(空)のときに比較すると(200-1)×1.293 × 10 ≒ 2573g ≒ 2.6kgも重たくなるのですよ。

　自転車は5～6気圧は入れると思いますから、空気を入れると秤で計れるくらい重くなります。

No.6 回答者： uen_sap 回答日時： 2013/08/02 05:14

車には上から、下から、横から空気の圧力を受けています。

この上下の圧力差により浮力が働きます。
即、車の体積×空気の非重量分だけ重さが軽くなります・・・定性的には。
定量的には微々たるもので、車の重さを測定する測定器では、この重量差を測定できないでしょう。

実際には、微小な隙間から車内外の空気がつながっていますので、浮力を計算する式の車の体積は鉄(含プラスチックス)により空気を排除したエリアと言うことになりますので、浮力はさらに小さくなります。

No.5 回答者： mpascal 回答日時： 2013/08/01 18:00

空気は、一般的な地上では、絶対圧力で約０．１MPaです。

乗用車を仮定すると、タイヤの空気圧は絶対圧で約０．３MPa（ゲージ圧で０．２MPa）ですね。

タイヤの中の空気は、周りの空気より３倍重いことになります。なので地面に掛かる重さは重くなります。

比重の軽いヘリウムだと、圧力は３倍でも周りの空気より軽くなるので、地面に掛かる力は軽くなります。
（実用上ヘリウムは漏れやすいので使えませんが・・・）

No.4 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2013/08/01 14:15

＞地面に掛かってる車の重さは実際の車の重さより空気圧によって少しは軽くなっているものなのでしょうか？

　逆に重くなりますよ。

　重さと質量の違いは分かっているとして、重さは地表ではその地点の重力加速度をかけたものです。
　質量が1kgの物体にかかる重力は約9.8N（ニュートン）で、旧来の方法では1kgw（キログラム重）や1kgfと書きます。
　月の表面では重力加速度が地球より小さいので、重さも小さくなります。

　一方、はかりに載せたときの重さは、これから浮力を引かなければなりません。
★一般的に私たちが重さとして感じているのは、この(重さ)－(浮力)です。
　水素やヘリウムを入れた風船が浮かぶ
　二酸化炭素やフロンガスを入れた風船が重い
　船が水に浮かぶ

　ここでは分かりやすいように、
タイヤに2気圧で60Lの空気を入れるとすると、60L分の空気だけ重たくなりますが、浮力は2気圧ですから体積は1/2になっているので、30L分は無視できますから、30Lの空気の重さほど重くなります。
　空気の密度は1.293 g/Lですから、30Lは、38.79gほどが、車を持ち上げたときの体感としての【重さ】で重くなる値です。

No.3 回答者： mmmma 回答日時： 2013/08/01 13:48

おっしゃっている例は、床に直接座るか、座布団を敷いて座るかの違い。

ふわふわしてるけど、床には座布団の重さもしっかりかかっています。

No.2 回答者： Tacosan 回答日時： 2013/08/01 13:39

浮力により, そのものの体積に相当する分だけ軽くなります.

タイヤの空気圧で軽くなるわけではない.

No.1 回答者： aokii 回答日時： 2013/08/01 13:38

地面に掛かってる車の重さは実際の車の重さより空気圧によって少し重くなっているものです。

空気も圧縮すると重いです。例えば、水中に潜る時に使う空気ボンベは、圧縮空気が入っているときは、圧縮空気が入っていない時に比べて、かなり重いです。