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浮力の公式や求め方が読むだけでわかる!

浮力の求め方

このページでは

  • 浮力とは何か
  • 浮力の計算

について詳しく解説していきます。

浮力」についてはこのページを読めばバッチリだよ!

自己紹介

さわにい」といいます。元中学理科の教員

現在は毎月30万人が利用する理科サイトの運営者です。

登録者5万の教育YouTuberでもあります。

2022年10月には学習参考書も出版しました。

ねこ吉

ねこ吉です。みんなよろしく!

では、浮力の学習スタート☆

タップできる目次

浮力

さて、今回は「浮力」について説明していくよ。

ねこ吉

おう!今回もがんばるぞ!

おう!がんばろう☆その前にねこ吉。

水圧」については理解している?

まあまあだけど…どうしたの?

浮力」と「水圧」がごちゃまぜになると、

勉強がわかりにくくなるからだよ。

水圧」の学習してから浮力の説明を聞くと、もっとわかりやすいよ!

ねこ吉

なるほどね。じゃあ「水圧」の説明を聞きたい人は下のボタンからどうぞ☆

水圧と浮力の違いのイメージ

それでは浮力の説明を始めよう。何度も言うけど、「浮力」と「水圧」を混ぜないようにね!

まず動画で2つの力を見比べてみよう。

だいたいのイメージをつかんでね!

ねこ吉

なるほど。「水圧」は全方向にはたらくけど、「浮力」は上向きなのかな!?

そうそう!すごいぞ、ねこ吉!

水圧」→「全方向」。「浮力」→「上向き」

だね。

ほかにも違いはあるけど、まずはそのイメージをつかんでおいてね。

ねこ吉

さわにい動画撮影のセンスはいまいちやな…

図で比べると、下のような感じだね!

水圧              浮力

袋にかかる水圧 浮力

浮力とは

水圧」は全方向、「浮力」は上向きというイメージはOKかな?

それでは浮力について詳しく説明していくよ!

浮力とは
水中にある物体が受ける、上向きの力のこと。

なんだ。浮力

ねこ吉

うん。なんとなくわかるよ。ねえ先生、なぜ浮力が発生するの?

それは「水圧」が関係しているんだよ。

前のページで学んだ、水圧の図を見てみよう。

水圧と浮力の関係

深い位置にあるほど、水圧青矢印)は大きくなるよね。(向きに関係なく)

ここで、左右の水圧を比べてみよう。

左右の水圧は引き分け

左右の水圧は等しくなっているね。

つまり左右の水圧はプラスマイナスで0になるんだ。

次に上下の水圧を比べるよ。

上下の水圧は下から上が大きい

上下で比べると、下から上への水圧のほうが大きいね。

つまり上下の水圧を合計すると、上向きの力が発生する

ことになるんだ。

浮力が発生

この上向きの力を「浮力」というんだよ。

ねこ吉

全方向からはたらく「水圧」から上向きの力の「浮力」が発生するなんておもしろいね!

浮力の大きさ

なぜ浮力が発生するかはわかったかな?では次は浮力の大きさについて説明するよ。

ねこ吉

そんなの簡単。浮力は深いほど大きいんでしょ?

ねこ吉!その考えは絶対にやめてね!

ねこ吉

え?違うの?

違うんだ。深いほど大きくなるのは「水圧」だよ。「浮力」は深さとは関係ないんだ。

物体をゆっくり沈めたときの水圧②

上の図を見てごらん。「浅い」「中くらい」「深い」3つの場所で、下からの水圧上からの水圧をしてごらん。

  • 浅い   300100200
  • 中くらい 500300200
  • 深い   700500200
ねこ吉

お!差が全部200だね。つまり浮力はどの深さでも200で等しいね!

そう。「浮力は深くなっても変化しない」んだ。これも水圧との大切な違いなんだよ。

一度ここまでのことを整理するね。

水圧

全方向からはたらく。

袋にかかる水圧

深いほど大きくなる。

浮力

上向きにはたらく。

浮力

深くなっても変化しない。

だね。

ねこ吉

先生。浮力が深さに関係しないのはわかったけど、浮力はどうなると大きくなるの?

浮力はね。水に沈んでいる部分の体積【cm3】が増えると大きくなるんだよ。

浮力は水に沈んでいる部分の体積が増えると大きくなる

浮力の増加

図を見てごらん。

緑色の部分が水に沈んでいる体積だよ。①は水に入っている部分が無いから浮力は0Nだね。

②~⑤にかけては、水中にある体積が増えていっているため、浮力が増加しているね。

⑤~⑦は、もうすべて水中に使っているので、これ以上深くしても浮力に変化はないね。

このように浮力は、水中にある体積によって決まるんだよ。

ポイント

浮力は水中にある体積によって決まる

浮力の計算と公式

ねこ吉

浮力の大きさは水中の体積で決まるんだね。だけど、計算はどのようにするの?

浮力の計算にも公式があるんだ。

浮力=物体にかかる重力(空気中のばねばかりの値)-物体を水中に入れたときのばねばかりの値

というものだよ。

ねこ吉

なんか覚えにくいな…。

たしかにね。でもとっても簡単なんだよ!

質量500gの物体をばねばかりに吊るしたとするよ。このとき、物体にかかる重力5Nだね。

(わからない人は下のボタンから勉強してきてね。)

ばねばかり5N

物体にかかる重力が5Nだから、ばねばかりの値も当然5Nを示すね。

ねこ吉

こわれてなければね。

ではここで、物体を少し水に沈めてみよう。

その結果、ばねばかりが4Nを示したとするよ。

500gで4N

物体にかかる重力は5N

だけどばねばかりの値が4Nを示すということは、浮力の公式を使って、

物体にかかる重力(空気中のばねばかりの値物体を水中に入れたときのばねばかりの値浮力

つまり 

このときの浮力は1Nだね。

次に物体をすべて水中に沈めてみよう。

その結果、ばねばかりが2Nを示したとするよ。

ばねばかり2N

物体にかかる重力は5N

だけどばねばかりの値が2Nを示すということは、浮力の公式を使って、

物体にかかる重力(空気中のばねばかりの値)物体を水中に入れたときのばねばかりの値浮力

つまり 

このときの浮力は3Nだね。

まとめ

浮力の計算はOKかな?

それではこのページの内容をまとめるね。

くり返しになるけど、水圧と浮力を混ぜないようにね!

水圧

全方向からはたらく。
袋にかかる水圧

深いほど大きくなる。

浮力

上向きにはたらく。
浮力

深くなっても変化しない。

物体が水中に沈んでいる体積が大きいほど大きくなる。

浮力=物体にかかる重力(空気中のばねばかりの値)-物体を水中に入れたときのばねばかりの値

となるね。このページと前の「水圧」のページを何度も読んで、水圧と浮力の間違いがないようにしてね!

これで浮力の学習を終わるよ。

続けて力の学習をしたい人は、下のボタンを使ってね!

①力のはたらき
②いろいろな力の種類
③力の単位、力と質量の関係
④フックの法則
⑤力の矢印の書き方
⑥質量と重さの違い
⑦圧力とは何か、圧力の計算
⑧水圧
⑨浮力←今ここ
⑩気圧

自己紹介

さわにい」といいます。元中学理科の教員

現在は毎月30万人が利用する理科サイトの運営者です。

登録者5万の教育YouTuberでもあります。

2022年10月には学習参考書も出版しました。

ねこ吉

またねー!

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この記事を書いた人

東京を拠点に活動する教育フリーランス  専門は理科教育学  所持教員免許は中学と高校の理科  

理科の教材や学習法を研究中!
さまざまな出版社の理科教材や解説を作成してます。

ツイッターでは理科のポイントや勉強の仕方、さわにいの考えを発信しています。

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