浮力について

質問

さきほどのshu-sanの「なぜ水より海水が浮くの」という質問に対する答えを興味深く読みました。
そこで思い出したのですが、水の深さと浮力は関係があるのでしょうか？
水が深い方が持ち上げられる力も強そうな気もするのですが、
浮力は変わらなかったようにも思います。
となると、水中で止まっている物体はその位置でなくても
(その5cm上とか下とか水中であれば)止まっていられるのでしょうか？
なぜその場所で止まっているのでしょう？
その位置(深さ)も関係しているから？
わかりにくくてすいません。
どうぞよろしくお願いします。

回答No.7

stomachman

Stomachmanです。#4の「お礼」のコメントに対する回答です。
> 水中で止まっているということは、そこで釣り合っているということだから
> もし物体の位置を変えたらまた元の位置に戻ろうとすると考えてよいのでしょうか？

３つの場合が考えられます。
(場合1) 机の上にビー玉を置いたと思ってください。机が本当に平らなら、ビー玉はどこに置いてもよく、そこで静止する筈です。しかし少しでもつつくと、ころがって行ってしまいます。
　もし、水中でどんな深さでも浮力が同じになるようにしたら、この状態と同じです。水中に入れたときに少しでも速度があると動いていってしまいます。この条件では水槽の中で物を静止させるのは難しいですね。具体的には：
・水の密度が深さによらず、物体が収縮しない、という場合
・物体が実は潜水艦で、浮力が一定になるようにいつも調節している、という場合

(場合2) すり鉢（なんて、今時無いか）の中にビー玉を置いたと思ってください。すり鉢の底以外の場所にビー玉を置いても、底に転がっていってしまいます。底に静止しているビー玉をつついても、また底に戻ってきます。つまり置ける場所が決まっているんです。
　もし、水中で浅いところに来るほど浮力が小さく、深いところでは浮力が大きくなるようにしたら、この状態と同じです。これなら、物体に重りを付けて調節したりして、水槽の中で静止させるのは簡単です。黙っていても、一定の深さにとどまり、つついても元の深さに戻ってきます。具体的には：
・水の密度が、深いほど大きい、という場合
・物体が実は潜水艦で、深度が一定になるようにいつも調節している、という場合

(場合3) 肉まんのてっぺんにビー玉を置いたと思ってください。置くこと自体が不安定で、ちょっとでもつつけば転がってしまいます。（何で肉まん？）
　もし、水中で浅いところに来るほど浮力が大きく、深いところでは浮力が小さくなるようにしたら、この状態と同じです。どんなに重りを調節しても、浮くか沈むか、どっちかになってしまいます。具体的には：
・深いところでは水圧で物体が収縮して、浮力が小さくなる、という場合
　柔らかくて中に空気など圧縮されやすいものが入った物体を使うと、特にこの場合にあてはまります。