スーパーボールが浮く理由 子どもが自由研究で、球体を水に落として浮かぶもの、沈むものを調べました。

スーパーボールが浮く理由

子どもが自由研究で、球体を水に落として浮かぶもの、沈むものを調べました。

小さく軽い金属球は沈み、
大きくて重いスーパーボールは浮きました。

親は「スーパーボールの成分が水より軽いから浮く」と仮説をたてていますが、調べても「浮力」についての解説が多く、粘土をボートの形にすると沈まないなど、スーパーボールが浮かぶ理由にたどり着けません。

オススメ本やサイトがあれば教えて頂けないでしょうか

質問者からの補足コメント

• 因みに子どもは自分なりの答えですでに自由研究を終えています。でもこの答えだと本人が納得していなく、でも自分では万策尽きたようで、相談されてしまいました(ﾉД`)

    補足日時：2017/08/14 23:28

No.9 回答者： こそねこ 回答日時： 2017/08/23 00:04

重さよりも水に対して向き合ってる所が大きいほど浮きます…まぁ形にもよりますがね…

車は沈んで船は浮かぶ…様な
重さとその向き合ってる面が釣り合ってれば浮きます…

にわかが言いましたごめんなさい(´·ω·｀)

No.8 回答者： tknakamuri 回答日時： 2017/08/17 20:27

スーパーボールの材質に依りますが

典型的なブタジエンのものは比重が0.9程度なので浮きますね。

http://www.toishi.info/sozai/rubbers/sg.html

http://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/mech/pas/huryo …

No.7 回答者： puyo3155 回答日時： 2017/08/16 01:11

質問は、子供にわかりやすい説明ですか？

質問を見る限り、親が理由をわかっていないので、誘導のしようがない・・・と見受けられます。
実験とは言っても、一定の法則を知っていないと、観察から法則を導くのは無理なので、基本を学ぶことが大切です。


スーパーボールにかぎらず、ものが流体に浮く理由は、

①　浮力　＞　重さ

だからです。当たり前ですね。

一方、厳密には計算が難しいですが、浮力は

②　浮力：そのものが押しのけた体積分の、まわりの流体の重さ（法則としてひとまず覚えるしかありません）

なので、結局、水とスーパーボールで考えると、①、②から

スーパーボールが受ける浮力　　　　＞　スーパーボールの重さ
スーパーボールの体積分の水の重さ　＞　スーパーボールの体積分のスーパーボールの重さ

つまり、スーパーボール体積分の

水の重さ　　　　　　　　　　　　　＞　スーパーボールの重さ

だから浮くわけです。想像できると思いますが、鉄球の体積分の

水の重さ　　　　　　　　　　　　＜　鉄級の重さ

なので、沈むというわけです。
これを一般化すれば、

同じ体積の重さが（これを、密度といいます）、

・水より軽ければ浮く
・水より重ければ沈む

ことになります。そう考えて、体積や重さを測って、水と比較するしかないでしょう。

・　船が浮くのは、形状で、体積が大きい割に、中の空気が軽いため、浮力が大きくなるからです。
・　海に体が浮くのは、水より、塩水が重いため、浮力が大きくなるからです。

がんばってください。

No.6 回答者： 二段腹 回答日時： 2017/08/15 11:25

＜実験方法＞

1．カッターで1ｃｍ×1ｃｍ×1ｃｍの立方体に切断しやすい材料を探す。
　　　　・水（これは必ず計らないとダメ）1cc=1cm^3ということ。
　　　　・油　　1ccは何グラムですか？
　　　　・スーパーボール
　　　　・発泡スチロール
　　　　・粘土
　　　　・キュウリなどの軽い野菜
　　　　・カボチャなどの重い野菜
　　　　・などなど。

2．それぞれの重さを計る。

3．大きさ（体積）は同じなのに、重さが違う事に気がつく！
　　　＜この表現が「密度」という。　重さ÷体積で表される。＞

4．それぞれの密度を計算する。

5．表を作る。

　　　密度　0　～　　　　密度1　　～　密度の大きい物

　　　　発泡スチロール　　　水　　　　　　粘土
　　　　　・・・　　　　　　　　　　　　　・・・・

6。水に浮かべる実験をする。（油は最後にしてね・・・）

　　　水に浮かんだ物の名前を5で作った表に○をする。

7．○が付いた名前の方が、偏ったはず・・・・・

8．理由はわかりましたね！





密度　ｇ/ｃｍ＾3　　が重要です。
「水の密度よりも少ない数値が浮く物となります。」


水は1ｃｍ＾3（1ｃｍ×1ｃｍ×1ｃｍの立方体）＝1ｇです。
水の密度は「1g/cm^3」です。　(1ｇ÷1cm^3)

1．スーパーボールを1ｃｍ×1ｃｍ×1ｃｍの立方体にカッターで切りましょう。
　 重さを量ります。
　　スーパーボールの密度（g/cm^3）＝○○g÷1ｃｍ＾3
　　　0～1未満であれば水に浮きます。

No.5 回答者： yhr2 回答日時： 2017/08/15 01:42

No.4です。

ちなみに、「体積」は、「物体を沈める前の水の体積」と、「物体を完全に沈めたときの水の体積」の「差」で計測してください。

「メスシリンダー」のようなもので、精度高く測定してください。応用問題としては、「物体を沈める前に水を目いっぱい入れた容器」に物体を沈めて、「あふれ出た水の体積」を測ってもよいですが、精密に測れるように工夫してください。
（水の密度が 1.0 g/cm³ であることを利用して、「あふれ出た水の重量」を測って「体積」に換算することもできます）

その辺の「実験のしかた」「計測のしかた」は、知恵を絞ってください。

No.4 回答者： yhr2 回答日時： 2017/08/15 01:22

ポイントは「体積」と「重さ」のセットです。

より正確には「重さ(g) ÷ 体積(cm³) = 密度(g/cm³)」です。
（似たようなものに「比重」がありますが、これは「水の密度= 1.0 g/cm³ に対する密度の比」で無次元です。「比重 1.2 」とは「密度 1.2 g/cm³」ということです）

「重さ」だけでなく、必ず「体積」を測ってください。

同じ体積の水より重ければ沈むし、同じ体積の水よりも軽ければ浮きます。
・同じ体積の水より重い →　密度 > 1.0 g/cm³、比重 > 1.0
・同じ体積の水より軽い →　密度 < 1.0 g/cm³、比重 < 1.0

No.3 回答者： wild_kit 回答日時： 2017/08/15 00:30

目一杯水を張った容器に物体を沈めれば、その物体の体積と同じ量の水があふれるはずです。

スーパーボールなど水面から出てしまう物は、上から押さえつけて完全に水面下に沈めてください。
そして、あふれた水の重さとその時沈めた物の重さを比べてみましょう。
それが比重というものです。
逆に言えば、その物体の重さと同じ重さ分の水の体積分だけ、その物体は水面下に入るということです。

No.2 回答者： angkor_h 回答日時： 2017/08/15 00:09

オススメ本やサイトと言うのではなく、…

水に浮くか否かは、密度の関係で決まります。
密度[g/cc]=重さ[g]÷体積[cc]
水の密度=1[g/cc]　温度で変わりますが微小なので、無視してよいです。

水に入る物体の密度が1(水の密度)より小さければ浮くし、1より大きければ沈みます。

水に入れた物体が浮いているとき、
水面下部分の体積はその分水を押しのけています。
この押しのけた分の水の重さは、その浮いている物体全体の重さに等しくなります。
船は、このように造られているのです。
これは、水が物体を押しのけようとする力と、物体が水に加えている重さが釣り合っているからです。

その物体が押しのけた水の重さより自重がまだ大きければ、それは沈んでしまいます。

ネット情報は、「浮力」で検索すればよいでしょう。

No.1 回答者： ムユ 回答日時： 2017/08/15 00:00

比重が水よりも無いからです。

重さ÷体積＝比重
水が1に対してスーパーボウルのゴムは0.91~0.94だそうです。
https://ja.m.wikipedia.org/wiki/スーパーボール
http://www.toishi.info/sozai/rubbers/sg.html