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※このウェブページは中学校理科3年の学習内容です。<3年p.15>

 浮力と水圧

 浮力の原因は水圧である。図9(a)の水中に沈めたゴム膜のへこみ方から,水圧は物体の上面よりも下面の方が大きいことがわかる。一方,物体の側面にはたらく水圧は,たがいに等しく反対向きのため,打ち消し合う。結果として,水中の物体には上向きの力がはたらくことになる(図9(b))。

 浮力は,水中にあるすべての物体にはたらくが,実際には水に浮く物体と沈む物体がある。これは,物体に対して下向きにはたらく重力と,上向きにはたらく浮力との,どちらが大きいかによって決まる(図10)。

物体にかかる力を合わせる(左右の力の矢印は単位面積あたりの力を模式的に表している)。

図9 物体にはたらく水圧と浮力
図10 水中の物体にはたらく浮力と重力

浮力は,船が水に浮くしくみにも関係しています。物体が押しのけた水の体積が多いほど,浮力が大きくなります。そのため,内部がからの容器を水に沈めようとすると,容器の重さに対して,浮力がとても大きくなります。

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❶ 物体が水面下にあるとき,

 下面にはたらく水圧 > 上面にはたらく水圧

 である。このとき,

 浮力=下面にはたらく水圧による力-上面にはたらく水圧による力

 である。

 物体の上面と下面の差は常に変わらないので,物体を沈める深さが変わっても,下面と上面にはたらく水圧の差は変わらない。つまり浮力も変わらない。

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