浮力の大きさがなぜ密度によって異なるか

Question

浮力の大きさがなぜ密度によって異なるかについて全然分かりません。
きっと、答えお願いします。

rei00 · Accepted Answer

液体中に固体を入れると，元々そこにあった液体の分子は固体で押しのけられますが，逆に固体に対して押し返します。この押し返す力が浮力の元です。

　ここで押しのけられた液体分子の数を考えてみましょう。一定の体積中に存在する分子の数は，その体積の液体の質量に比例します。つまり，密度に比例します。

　ですので，液体の密度が大きいという事は，固体を押し返すのに参加する分子の数が多い事になります。温度が同じであれば，個々の分子の押し返す力は同じですので，数が多い程（質量が大きい程，つまり密度が大きい程）押し返す力（浮力）が大きくなります。

　参考 URL のページ（浮力について）には計算式を用いた解説があります。

参考URL：http://www3.hino.meisei-u.ac.jp/personal/phys/97s1038/sub/basic/buoyancy.html

DASS · Answer

浮力がなんなのか？から説明した方がいいのでしょう。

　ラーメンか、そばを食べる時に使う『どんぶり』に『水』を入れてください。
次に、水の中に『コップ』を沈めてください。沈まなければ、手で押さえてください。
すると、どんぶりの水が上に上がりますよね。
（どんぶりからこぼれちゃったら拭いてください）

　持ち上がった水は、地球の重力に引かれて下がろうとしています。
しかし、今はコップがじゃまで、水は下がる事ができません。
水が下がるためには、コップが持ち上がらなければなりませんね。
これが、水がコップに与えている浮力の正体です。

　従って、「どれだけの重さの液体を（重力に逆らって）持ち上げることができるか？」で浮力は決まります。
物体が、自分の重さより重い重量の液体を持ち上げることができたとき、物体は浮くことができるのです。

　浮かぶ方については、どれだけの”体積”の液体を持ち上げるか？が大事ですし、浮かべる方（液体）については、どれだけの”密度”を持っているか？が大事なのです。

　鉄のかたまりは、水に浮きません。
それは、鉄のかたまりが水に沈んだときに持ち上げる水の重量が、鉄のかたまりの重量より小さいからです。
しかし、鉄が水に沈むと言ってしまうと、鉄の船は水に浮かぶことができなくなります。
鉄の船が水に浮かぶことができるのは、中を空洞にして、自分の重さより多くの水を持ち上げるようにしているからです。
「鉄の密度」でなく、「船の密度（船の重量÷船の体積）」を計算したら、きっと水の密度より小さくなるでしょう。

　浮力の正体がわかったところで、もう一度、今までの皆さんの答えを読んでみることをお勧めします。
浮力と密度、浮かぶ物と浮かべる方（液体）の関係が、より一層、理解できると思います。

ymmasayan · Answer

密度と言うのが液体側の密度と読むか固体側の密度と読むかで説明が違います。

ここではどちらでもいいように説明しましょう。
浮力と言うのは固体が液体の中に入った時に、固体が液体を押しのけた分だけ
（液体の重さだけ）固体が軽くなるのです。
逆の言い方をすると、液体が固体を持ち上げているともいえます。

固体の密度を大きくすると、同じ形でも重くなります。すると大きく沈みます。
押しのける液体の量が笛、浮力が増えてバランスが取れます。

次に液体の密度を大きくすると、押しのけられる液体の量が同じだと浮力が増えて
更に浮きます。すると押しのけられる液体の量、つまり浮力も減って、あるところでバランスします。

浮力と密度の関係は「アルキメデスの原理」を勉強してください。

nubou · Answer

海中の濃度の違う２つの１ｍ＾３に海水について考えます
濃度の大きい海水は大きな重力で落ちようとしますがそれに見合う浮力がそれをとどめています
濃度の小さい海水は小さな重力で落ちようとしますがそれに見合う浮力がそれをとどめています
従って落ちないでそこに留まっている以上
重い海水は大きな浮力を持っていなければならず
軽い海水は小さな浮力を持っているだけで良いのですよ

sergegainsbourg · Answer

水に物体を入れたとき、例えば発砲スチロールだと浮きます。鉄だと沈みます。
同じ体積のものを入れても同じ結果です。
違うのは重さです。

同じ体積で重さは
発砲スチロール＜水＜鉄
ですから
違うのは１立方センチメートル当たりの体積です。

浮力の大きさがなぜ密度によって異なるか

浮力がなんなのか？から説明した方がいいのでしょう。

この回答への補足

液体中に固体を入れると，元々そこにあった液体の分子は固体で押しのけられますが，逆に固体に対して押し返します。

密度と言うのが液体側の密度と読むか固体側の密度と読むかで説明が違います。

海中の濃度の違う２つの１ｍ＾３に海水について考えます

水に物体を入れたとき、例えば発砲スチロールだと浮きます。

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