浮力

アルキメデスの法則の重要な要素である浮力

アルキメデスの法則によると、液体や気体に浸された物体は、ある力を受けることになる。この力は一般に浮力と呼ばれている。この力の値に関しては、その力によって変位する液体の値と正確に等しいことがわかります。浮力は常に上向きで、完全に垂直であることが証明されています。また、浮力は、水に浸かった固体にかかる静水圧の結果でもある。浮力は水中物体の形状によらず、水中物体の体積と水中物体の密度より大きい。
つまり、固体物体を液体に浸したときに発生するのが浮力である。浸漬時に発生し、物体を上に押し上げる力を浮力といいます。

浮力はどこから来るのだろうか？

この力はどこから来るのでしょうか？答えは明白です。それは、流体中の圧力が深さによって変化することに起因しています。どういうことでしょうか。つまり、深ければ深いほど、圧力は大きくなるのです。もちろん、水中にある物体に作用する力は、その場所によって異なる。底の方と上の方では違ってきます。

では、浮力の値はどのようにして知ることができるのでしょうか。
アルキメデスのおかげで、今日では、浮力は変位する液体の重さに等しいことが分かっています（つまり、体は、液体に浸かっている部分の体積と同じだけの液体を変位させる）。身体全体が浸かっているのでなければ、浸かっている身体全体の体積が問題になる。浮力を扱うとき、体が泳ぐ可能性がすぐに思い浮かぶ。このような知識から、世の中にはこの理論の応用がたくさん見出されています。ここでは、実際に応用された例をいくつか紹介しよう。

- 船。船。浮力は重力と等しい。
- 潜水艦。潜水艦は、その機動性により、沈んだり浮上したりすることができる。
- 氷は水より軽いので、水面に浮上する。

しかし、すべての物体が十分な浮力をもっているわけではありません。例えば、石ころのように、重すぎるものは水面上に浮上することができません。
しかし、水面を自由に浮遊できる物体の多くは、比重が水に近いため、浮遊するための条件を導き出すことができる。
- 物体の密度が液体の密度より大きければ、物体は沈む。
- 物体の密度が液体の密度より大きければ、物体は沈み、液体の密度より小さければ、浮上する。
- 物体の密度が液体の密度と等しい場合、物体は浮き、完全に液面下に沈む

浮力の公式
Fw=pgVot

ここで、Fw = 浮力
p = 液体の密度
g = 重力による加速度
V = 水中に沈んだ部分の体積

アルキメデスの法則の起源の歴史
伝説によると、シラクサ王ヒエロン2世は、アルキメデスに自分の王冠の組成を調べるように依頼した。彼は、それが純金でできていないことを懸念していた。この検査は、王冠を傷つけずに行う必要があった。入浴中、アルキメデスは浴槽から流れ出る水の量が、水に浸かっている体の体積と同じであることに気がついた。すぐに王様の冠を調べてみようと思い立ち、銀の塊と金の塊を用意した。すると、金の塊の方が水の出る量が少ない。これは、金の密度が銀の密度より大きいことを示唆している。次に、王冠を浴槽に投げ入れると、同じ重さの塊を浸したときよりも多くの水が流れ出てくることに気づいた。

アルキメデスの発見は、世界に新しい可能性を与えた。今日、彼の発見は、経済の多くの重要な分野で利用されている。特に海上輸送において。これは、いささか偶然の発見でなければ、実現しなかったことである。彼の理論のおかげで、アルキメデスは最も有名なギリシャの数学者の一人となった。

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