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浮力について
先日、我が子を始めてプールに入れていてふと、疑問に思ったことがあります。 浮力の基本原理とは水の中の直方体の上面と下面にかかる力の差というのを過去の質問で見ました。 水に浮かんでいる氷などの場合は理解できるのですが、たとえば水槽に完全に沈んでいる鉄の直方体など、物の下面に全く水が無い場合、この原理でいうと浮力は働かないのでは・・・むしろ上面だけに力がかかり、沈む方向にのみ力がかかるのではという気がしてきました。 さらに過去の質問でこのような内容の記述もありました。 ＞富士山が大気から受ける浮力 は、富士山の底には大気の層が入り込めませんから浮力は働きませんね。 ということは水中でも同様のことがいえるのではないか、という気がします。 とはいえ、物体に浮力が働かないというのも疑問が残ります。どなたか、このような場合の浮力はどのようにかかるのか、教えていただけませんか？ よろしくお願いします。
- yo-shi-o
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- 物理学
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質問者が選んだベストアンサー
これは、「吸盤」と同じです。 吸盤は、中の空気を抜いて密着させると、大気圧で押し付けられます。 同じように、水に入れる物体の下の部分に加工して、ゴムのパッキンか何かを取り付けて底部に水が入らないようにします。そうしたら、浮力は働かなくなって、物体には上からの水圧だけがかかります。 硬い材質の場合は、多少はすきまができるので底に水が入ってしまいます。
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- Zincer
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おそらく富士山の件の張本人として、補足しておきます。 No.248716「沈んだ潜水艦」 が、参考になると思います。
お礼
ご回答ありがとうございます。 まさかご本人が登場するとは思っていませんでした。 勝手に引用させていただき、恐縮です。 参考URLの質問は見逃していました。 ほぼ、私の求めていた答えが載っていましたね。
門外漢ですが・・・・ 物理学での取り扱いというのは面白いですね。 素人考えなので、間違いがあるかもしれませんが・・ 例えば、鉄が水槽に沈んでいる場合、普通は上から引っ張れば、鉄が押しのけている水の重さの分だけの「いわゆる浮力」を受けるので、少し小さい力で持ち上がるということですよね。これは「いわゆる浮力」を考えなければ説明できないのではないでしょうか。 その理由は、私には「いわゆる浮力」がはたらいているからのように思えます。つまり、底に沈んでいるとは言っても、水槽と鉄の間に細かい隙間があり、そこから浮力がはたらいているということではないでしょうか。 「完全に」、密着している場合に限り、浮力がはたらかないというような理解は、物理学的には間違っているのでしょうか。 詳しい方にコメントをいただければありがたいです。 ・・・最後は質問になってしまってすみません。
お礼
ご回答ありがとうございます。 勉強になりました。
- パんだ パンだ（@Josquin）
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お考えの通り、水中でも、完全に底面にくっついている場合は浮力が働きません。
お礼
ご回答ありがとうございます。 現実の世界ではほぼありえない状況だとは思いますが、そうですよね。 勉強になりました。
- yotti
- ベストアンサー率30% (645/2147)
浮力ですか 物が有る物より質量が違う場合にのみそのものは浮くか沈むかが決まることはごぞんじですよね。 丸いちょうどビー玉くらいの大きさの物が有るとします これにビーズ（小さなもの）を沢山入れます するとそのままでは混ざっては居ますがそれを立てに振ると大きな物は上に上がってきます 質量が大きい物のほうがあるので本当に意味では下へ行くのが本当だとおもいますよね。 ですがなぜか上に行ってしまう なぜでしょう？ それは分子構造の問題ですね。小さい分子は密度が多い実はこれが水 大きなビー玉上の物が氷とすれば説明が付きますね。 質量が水より氷のほうが小さいと言うことがわかると思います さて鉄ですがこれも同じことです 質量は比重に比例しますので質量が大きいと比重は大きくなり 水を基本とする比重の差で鉄は沈んでしまいます 当然違う物質ですから反発はします ですが分子構造の関係などで反発しきれない物が出てきます それが比重 質量となるのです あくまでこれは重力が有るからこそ起こることで、宇宙空間では 鉄も水の中で浮いています。 比重が関係なくなる と言うことは重力があるかないかできまるということですね。 大気はいつも人間に圧力をかけています その重さはそれはそうとうな物です （何せ地球の大気圧ですから）ですがその大気の重さを人は平気な顔をして受け止めています これはなぜでしょうか？ 各場所へ平均に圧力はかかっています。普通考えると空気の重さで人はつぶれてしまうのですが、実はその重さは体の中からも同じ圧力をかけているのです よってその差が同じと言うことでつぶれないで居るのですが、富士山などの山頂へいきなりテレポートでも出来たとした場合 人は破裂してしまう状態になります。 大気の重さ（比重に）人の比重が耐えれないからこそ起こる現象となるのです 絶えず空気の重さを受けている地上が浮き上がらないのはこのためですね。
お礼
ご回答ありがとうございます。 勉強になりました。
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ご回答ありがとうございます。 非常にわかりやすい例えで、もやもやしていたものが すっきりした感じです。 勉強になりました。