「浮力」と「浮力の計算」

お風呂やプール、海に入ったときに、体が軽くなる経験をしたことはありませんか？
これは、水中にある物体を押し上げようとする力が存在しているために、このように感じるのです。水中で物体を押し上げようとする力のことを浮力と言います。水中で体が軽く感じるのは、この浮力が働いているからだったんですね。





まずはこのときの、上面（１c㎡）にかかる水の質量を考えてみましょう。接している部分の水の質量は、次のように求めることができます。

水の質量＝水が接する面積×深さ×水の密度（１g/c㎥）
※水の密度はつねに与えられています。

つまり１(c㎡)×１０ｃｍ×１＝１０（ｇ）ですので、上面には０．１Ｎの力がかかっていることになります。１Ｎとは、１００ｇの物体に働く重力の強さのことでしたね。１００ｇの物体にかかる重力が１Ｎですので、１０ｇの物体にはその１０分の1の０．１Ｎがかかると計算できます。

一方で底面には１×３０×１＝３０（ｇ）の水が接していますので、底面には０．３Ｎの力がかかっていることになります。（※水圧は全方向からかかってくることに注意です。図にするとこういうイメージですね。）



上からは０．１Ｎの力が、下からは０．３Ｎの力がかかっているので、０．３Ｎ－０．１Ｎ＝０．２Ｎぶんだけ下から押し上げる力が強いということになります。このために、物体は図のように水中にとどまることはなく、上に飛び出ていくことになります。