こんにちは、けいタンです。今回は船に関する疑問について紹介していきます。
前回は飛行機について書きましたが、こちらをまだ見ていない方は後ででもいいので見ることをおススメします。（下に一応、リンクを貼っておきますね）
これらの記事を見ることで、私の身近な存在である、船や飛行機がどのような仕組みで動いているのかが分かると思います。
では、そろそろ本題である船に関する気になる疑問について見ていきましょう。
・前回の関連記事：揚力～なぜ飛行機は空を飛べるのか～014（科学④） – (keitan-zatsugaku.com)
今回のテーマについて
今回のテーマは「なぜ、船は水に浮かぶのか？」というものです。
人生の中で一度は皆さんもこのことに疑問に感じたことがあると思います。
船というと、すごい重そうな物体であると感じる方が多いと思います。
そうなんです。当たり前のことだとは思いますが、船のおおよその構成している物質は鉄なのです。
そんな鉄でできている船がなぜ、水の上で浮かぶことができるのか。
まずは皆さん、30秒間自分なりに考えてみてください。
いろいろ自分なりに答えを考えるのです。
そしてある程度自分なりの答えが出たら、記事の先に進んでくださいね。
この疑問に対する解答
皆さん、ある程度考えていただけましたか？
いろいろ考えると頭がいっぱいになる方もいるかもしれません。
ですが、これは皆さんが「科学に対して少しでも興味を持っている」という証拠です。
「科学って案外、面白いなあ」と思っていただければ筆者としては幸いです。
すみません、話が少し横道にずれちゃいました。
では、気になる答えをまずは発表します。
答えは、「水から受ける『浮力』が『船の重さ』よりも大きくなるように船の重さや大きさがうまく調整されているから」です。
すなわち、船の重さを浮力が上回るがために船は水に浮くというわけです。
では、今からこの原理を簡単にですがわかりやすく説明していきましょう。
浮力の正体
「浮力」って言葉を聞いたことのある人はほとんどだと思いますが、「浮力って何？」と聞かれたら皆さんは何と言いますか？
実際、「浮力」とは、「水の中にある物体にはたらく水から上向きに作用する力」のことをいいます。
なんとなくイメージがつく方もいるのかもしれませんが、浮力が物体の重さより大きければ、物体は水に浮きます。
逆に、浮力が物体の重さよりも小さければ水に沈みます。パチンコ玉などがその例ですね。
では次に、その浮力の大きさについて見ていきましょう。
浮力の大きさ
結論を率直に言うと、物体が水から受ける浮力の大きさは、「水に浮かんでいる部分の体積と等しいだけの水の重さ」になります。
例えば、重さ10ｇ重で体積が１cm3 のパチンコ玉を見てみましょう。
このパチンコ玉は水に沈むのですがこの理屈が分かりますか？
浮力の大きさの定義から、パチンコ玉と等しいだけの水の重さは1g重になるので、水から受ける上向きの浮力の大きさは1g重になります。
一方、パチンコ玉の重さは1g重よりも重い10ｇ重なので浮力のほうが物体の重さよりも小さくなるのでパチンコ玉は水に沈むということになります。
すなわち、物体が浮くか沈むかの判断の基準として、物体本体の重さと、その物体が水に浮かんでいる部分の体積が分かればよいということになりますね。
船と浮力の関係
実際に、船をイメージしてみると、船はパチンコ玉と違って中まで鉄がびっしり詰まっているわけではありませんね。
しかも、内側には多くの空間があるかと思います。
そして、「『船の沈んでいる部分』はその『体積と等しいだけの水の重さ』の浮力を受けている」わけですよね。（浮力の大きさの定義より）
さらに船は、水から受ける浮力が船本体の重さよりも大きくなるように船の大きさと重さを考えて造られているので水に浮くことができるのです。
まとめ～水中の物体は水から上向きの浮力を受ける！
今日の内容を簡単にまとめると下のようになります。
- 浮力とは、「水の中にある物体にはたらく水から上向きに作用する力」のことをいう。
- 浮力の大きさは、「水に浮かんでいる部分の体積と等しいだけの水の重さ」になる。
- 船は多くの空間が内部にあるとともに、水から受ける浮力が船本体の重さよりも大きくなるように船の大きさと重さを考えて造られているので水に浮くことができる。
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では今日はここまでです。最後までご覧くださりありがとうございました。
また明日お会いしましょう。けいタン
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・前回の関連記事：揚力～なぜ飛行機は空を飛べるのか～014（科学④） – (keitan-zatsugaku.com)
