なぜ浮力と体積は関係しているのですか？

なぜ浮力と体積は関係しているのですか？

質問者からの補足コメント

• あ、私中1です。まだ計算式とかそこらへんの難しいのは習っていません

    補足日時：2017/11/07 01:03

No.5 回答者： tknakamuri 回答日時： 2017/11/07 21:26

浮力が水の重さ分だから、水は水の中で沈まない(^^;

というあたり前の事実を説明できます。

とりあえず、角柱を水に垂直に沈めたら、角柱の体積と
浮力の関係がどうなるか計算してみては？

No.4 回答者： chiha2525-- 回答日時： 2017/11/07 09:44

なぜ木は水に浮き鉄は沈むのか、そして鉄の船は浮かぶのか。

簡単に言えば”重さ比べ”なんです。木と同じ体積の水を比べれば、木のほうが軽いから浮く。鉄と同じ体積の水を比べれば、鉄のほうが重いから沈む。
鉄の船は、船の周りは鉄ですが中は空気です。”船の鉄＋空気”と”船と同じ体積の水”とを比べて、”船の鉄＋空気”が軽ければ船は浮かぶのです。

No.3 回答者： doc_somday 回答日時： 2017/11/06 22:22

「浮力の定義」をご存知ですか？

「液体分子は隣に何があるか知らない」
ですからこれは物理の定義で、化学の定義ではありません。

No.2 回答者： han-ka-2 回答日時： 2017/11/06 19:36

まず水圧 p は深くなるほと大きくなります。

そのため，深さを z とすると
　水圧 p = ρg z
になります。ここで ρ は水の密度で，g は重力加速度（およそ 9.8m/s^2）です。深くもぐるほど耳が痛くなるのはこれが原因・・・
一般的な形をした物体だと難しい（積分とガウスの発散定理が必要になる）ので，面積が A で厚さ h の板が水の中に沈んでいるとします。そのとき，簡単のために板の面は水面と平行だとして，上の面が深さ z1 だとします。
すると，この板の上の面には上の式から水圧 ρg z1 を受けています。これは単位面積当たりの圧力なので，総圧力は面積をかければいいので ρg z1 A という力が板の上面に鉛直に，つまり下方向に作用しています。
一方板の下の面は，深さが z1+h ですから，水圧は ρg (z1+h) になりますから，総圧力は結局 ρg (z1+h) A です。そして，これも板の下面に鉛直に，つまり上方向に作用しています。
結局，この板の上下面に作用している総圧力は上下で向きが違うので，上向きを正にすると ρg (z1+h) A - ρg z1 A = ρg hA になりますよね。これは結局
　上向きの力 = ρg hA = ρg V
になります。この V = hA は，この板の体積ですよね。ということで，これが浮力なんですねぇ。なぜ水圧が深さに比例するかは，完全流体（体積不変で粘性の無い流体）の運動方程式を解けば求められます。

No.1 回答者： rnakamra 回答日時： 2017/11/06 19:06

水の中の一部を仮想的に切り取ってみます。

この水は対流などの水の流れがなければそのままそこにとどまります。
これはその水に働く重力と浮力が釣り合っていることに他なりません。
水に働く重力は
切り取った部分の水の体積×水の密度
に比例します。
つまり浮力も体積に比例するのです。