No.9ベストアンサー
- 回答日時:
もしかしたら、「圧縮された空気」と「圧縮されていない空気」の浮力の違いを十分に理解されていないのかも知れないので、そちらを中心に説明します。
一気圧という条件下で、同じ体積の空気と水では空気が軽いので浮く。
同じ量の気体でも、圧縮すると体積が小さくなり、浮力が小さくなる。
気圧を変化させたとき、水の圧縮率と空気の圧縮率は異なり、空気の方がより圧縮される。(←玩具の浮沈子と関係する)
例えば、潜水夫が背負うボンベは圧縮された空気が入っており、そのままでは沈んでしまう。
身近なものであれば、エアーダスターのような埃を吹き飛ばすボンベは液体状態のガスが入っており、水に沈む。
たとえば、エアーダスターのボンベを、空気を抜いたビニル袋に入れ、水に沈め、エアーダスターからガスを噴出すると、ボンベ以上の体積のガスがビニル袋に充満するので浮くことになる。
玩具の浮沈子は、重りによって微妙な浮力をもたせている。そうして、内部の空気を圧縮するために、容器全体を圧迫し水圧を高めることで浮沈子内のガスを圧縮し、浮力を小さくし、沈めることができる。
水に対する内部のガスの圧縮状態を変化させることで、水に対する浮力を変化させ、浮き沈みさせるということからすれば、原理は同じといえます。
この回答へのお礼
お礼日時:2012/09/04 04:41
ご丁寧に説明をいただいたおかげでかなり分かってきたように思います。浮力の原理を中心に考えれば、潜水艦にも同じ原理が使われているということですね。
No.10
- 回答日時:
追加しておきます。
ご存じかも知れませんが、浮沈子は、実は、魚の浮き袋そのものです。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%B0%BE
http://www.thr.mlit.go.jp/fukushima/osakanadayor …
http://www.asahi.com/edu/nie/tamate/kiji/TKY2005 …
下記は、家庭でも簡単にできる浮沈子の実験と潜水艦との関係を分かりやすく図解しています。
http://www.zushi-kaisei.ac.jp/activity/study/sci …
No.8
- 回答日時:
。。
。と、もしかして、おっしゃっておられる「玩具の浮沈子」というのは、水の入った容器の中に、重りの付いて空気の入った小さな袋が浮いている状態で、容器全体を圧迫することで水中の小さな袋が圧迫されて体積が小さくなることで沈むというものでしょうか?バラストタンクと圧縮空気、および水圧との関係は、まさにそういった浮沈子と同じ原理と考えていいです。
圧縮空気の入ったボンベは水中では浮力は小さく沈みます。(だからバラストタンクに水が入ると沈みます)
ボンベ内の圧縮空気を放出(圧縮されていない状態)にすることで、(その分、水は排出されることで)浮くことができるというものです。
「玩具の浮沈子」について、勘違いだったら、ご容赦下さい。
No.7
- 回答日時:
No.4です。
他の方への補足欄を見ました。
バラストタンクへの注水時の空気について疑問を持たれているようですね。
1.浮上時、推進用エンジン等を利用して、あらかじめ圧縮空気をボンベに蓄えておく。
2.バラストタンク内の空気を排気し、海水を取り込み、潜水する。
3.浮上するときは、圧縮空気の入ったボンベから、バラストタンク内に空気を送り込み、海水を排泄する。
といった手順になります。
詳しくは
http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question …
等を参照してください。
No.6
- 回答日時:
実は浮沈子なるもの正確には知りませんが、2とおり考えられます。
(1)弾力性の有る容器に水又は重りと空気を密閉
(2)弾力性のない容器に空気が入っており、水は自由に出入りできる
外部から圧力、言い換えると静圧=全方向に(から)同じ圧力がかかる。
(1)の場合、空気が圧縮されて容器が縮む=容器全体の体積減少=浮力現象=自重は変わらないため沈む
(2)の場合、空気が圧縮されて体積減少した分水が入る=自重が増加とも考えられるが、水は外部と全く自由に出入り可能のため、浮力は容器自体(固体部分)の体積と空気の体積によると考えれば空気圧縮した分、体積減少で浮力減少と考える事ができます。
となれば、空気の占める体積を変えるのに、外部からの静圧を利用するか、内部の圧縮空気等により水を給排出するかの違いはあるが、排除する水の量を変える事で、その重さに等しい浮力を変える事で浮き沈みする原理は同じになります。
No.4
- 回答日時:
懐かしいですね。
。。私が遊んでいたころは、自動浮沈子という装置が付いていました。
潜舵前方に重りが、潜舵上方に外部からの水の圧力を受けるパラボラ様アンテナにて構成されていました。
浮上時に浮沈子前方につけられた重りで潜舵が潜行方向に傾き、潜行し、潜舵の上方につけられたパラボラアンテナ風の部分が水に浸かると、潜舵が浮上方向に傾くという機構でした。
(質問の「浮沈子が外部から圧力をかけられると沈むという原理」とは逆なので、構造がことなるかもしれません)
http://www.tnc.ne.jp/oasobi/oasobi02/19sensuikan …
既に回答があるように、潜行の主たる機構はバラストタンクへの注水ですが、潜舵は急速潜行時には利用されるようです。ただし、現在は急速潜行自体行われないとのことです。
http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question …
http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question …
No.2
- 回答日時:
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