死海状態にしたときなぜ浮かぶのか？

自由研究で１００ｍｌに対して３ｇの海水状態と、３０ｇの死海状態とで物の浮き沈みをしたところ、洗濯バサミ、玩具の剣が浮かびました。どうして？

No.6 ベストアンサー 回答者： AF2 回答日時： 2002/08/25 18:40

少しヒントを。

1. 熱気球が浮くのはあたためた空気を溜めるから。

2. 飛行船が浮くのは中にヘリウム(ヒンデンブルグ号と言う飛行船が
爆発する前は全て水素だった）という空気よりもずっと軽いガスを入れているから。

3. 水銀という常温でも液体の金属がありますが、この中に鉄の塊を入れると
浮きます。これは同じ体積だと鉄よりも水銀の方が重いからです。

4. 水銀に最も重い金属、白金（別名プラチナ）の塊を入れると沈んでしまいます。

5. 真水にジャガイモを入れると沈みます。ではとても濃い食塩水に
ジャガイモを入れたらどうだろう。

以上の結果から、固体はだめだけと気体の中でも、液体の中でも、
軽い方が上に来ます（浮かびます）ね。これは水にサラダ油を入れても同じです。

真水、10％の食塩水を用意して、そこにミカンやリンゴを沈めてみれば分かると思いますが、ほとんどの真水に沈む果物は10％の食塩水では浮きます。

食塩は、20℃で水の2.164倍の重さがあります。
仮に水の２倍とした時、10％の食塩水100mlの重さは、

90mlの水と10mlの塩の重さ、つまり
90+10×2＝110グラムあるのです。
10％の食塩水は、真水より1.1倍重いのです。

仮に同じ体積で水の1.05倍重い（これを比重1.05と呼ぶ）果物が
あったとして、同じ体積なら水より重く10％の食塩水より軽い訳です。
要するに水より重ければ砂糖であろうと過マンガン酸カリウムであろうと
グリセリンであろうと水に溶かせば水は重くなり
（同じ１０％でも食塩水と過マンガン酸カリを溶かした水では比重は違う）、アルコール等の水より軽い物を溶かせば水は軽くもなるのです。
ただし、アルコールの場合は変化が微妙なので、知識だけで知っておく方が（やらない方が）良いと思います。

この回答へのお礼

ありがとうございます。とってもわかりやすく説明してあり考察としてまとめたいと思います。

お礼日時：2002/08/25 22:21

No.9 回答者： AF2 回答日時： 2002/08/27 00:08

こんな実験をやってみてはいかがですか？

1.真水中にミカンを入れて浮く事を確認する。
もし浮かないなら、食塩を本当に少しずつ入れてギリギリ浮く状態にする
2.同じミカンを、皮をむいてからもう一度その液に入れてみる
3.果たして結果は・・・（冬休みの自由研究にでも・・・）
どうして皮をむくと沈むようになるかは、重さが軽くなったからでは無く、
皮に何かの袋がついていて、その中には比重が水より軽い何かが入っており、それが皮と一緒に取り去られた結果と言えます。

同じ要領で、ミカンの代わりにリンゴに衝撃吸収用のネットのような物を被せてもOKです。

No.8 回答者： nozomi500 回答日時： 2002/08/26 10:29

「自由研究」についての表現ですが、

何をもとめる自由研究か、ですね。
「なぜ？」はおまけで、「うきしずみ」が「研究ねた」ということでしょうね。

さいきん、「アルキメデスの原理」は教科書から消えたらしい。

「おしのけた水（食塩水）に相当する浮力を受ける」といっても、中学生でも理解できないんだろうな。

No.7 回答者： denden_kei 回答日時： 2002/08/25 18:53

「自由研究と本来の意味の研究を一緒にするな！」と研究のプロの方々から叱られそうな表現があったので補足です。

＞、ただ浮いた、沈んだだけでは自由研究として新規性に乏しいので、

自由研究に必ずしも新規性は必要ないですね。食塩の濃度-比重の関係もたぶん誰かが既に求めていると思うので。が、個人的に思うに、そこが自由研究と研究の大きな違いだと思います。
既知かも知れないけれど、あえて自分で実測することで自然科学で用いられている検証法に親しむというのが自由研究の目的なのではないかと思います。


上記の説明は、rikiyaさんがお子さんの自由研究で質問されていると仮定してついややこしいことを書いてしまいましたが、ちがったらすみません。

No.5 回答者： denden_kei 回答日時： 2002/08/25 18:29

どれぐらいの年齢のお子さんの自由研究かは分かりませんが、ただ浮いた、沈んだだけでは自由研究として新規性に乏しいので、２種の塩水の比重を測定してみてはいかがでしょうか。

計量カップなどで一定量の塩水(たとえば100(ml))を測りとり、その重さをはかりで量る(X(g)とします)と、比重は10X(g/l),もしくは0.01X(g/cm^3)と求められます。
家庭用の計器の読み取り精度が不安ですが、物が浮いたり沈んだりするくらいの違いがあればなんとか差異が現れるのではないでしょうか。

「3g/100ml水、30g/100ml水の比重がそれぞれ**(g/ml)、??(g/ml)なので、洗濯バサミの比重は**(g/ml)と??(g/ml)の間だと求められました」という風にすると、望ましい姿の「自由研究」と言えるでしょう。できれば3g,30gだけでなく、間を沢山測定して値の精度を増していったほうがいいですね。

No.4 回答者： noname#161749 回答日時： 2002/08/25 16:40

自由研究だから考え方のヒントだけ、

モノが水に浮く時の条件と、
3ｇと30ｇを溶かした時の食塩水の比重の違いを考えてね。

No.3 回答者： Brown2002 回答日時： 2002/08/25 16:40

浮力（物が浮き上がる力）が大きくなるためです。

浮力は、物が水に浸かっている部分の水の重量に相当します。
塩をたくさん溶かした水は重くなるので、浮力が大きくなったというわけです。

わかりにくいかな？

No.2 回答者： kanisuki00 回答日時： 2002/08/25 16:38

30ｇにしたとき、洗濯バサミと、玩具の剣より食塩水の比重が大きくなったため。

小学校の理科か中学校の科学で習ったようなきがしますが。

No.1 回答者： Singollo 回答日時： 2002/08/25 16:37

モノの比重より液体の比重が重ければモノは浮かびます

比重の大きな物質ほど、体積あたりでは地球と引き合う力が大きくなります
液体は自由に形を変えられますので、たとえ比重の小さなモノの上に置かれたとしても、最終的には下へもぐりこんでモノを浮かび上がらせることになります