補習塾ぬまーの寺小屋

脱カンペキ主義!必要なところを抑えた7割勉強でOK

船はなぜ沈まないのか

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最高のオーシャンビューを楽しむ夏休み!

 

さて皆さん。船ってなんで沈まないのでしょうか??

ご存知の通り、船や飛行機は鉄を使ってできていて、めちゃめちゃ重いです。

 

「こんな馬鹿でかい船が浮かぶはずない」

そう言ってクルーズを楽しめないともったいない!!ぜひこの機会に一度、船が浮かぶ理由を考えてみましょう。

 

ヒントは、以前行ったピンポン玉を浮かばせる実験です。

 

numastudy.hatenablog.com

 

 

 

 

・・・さあ、いかがでしょう。

 

理由は「浮力」です。

「浮力=水に浮かぶ力」はどうやって発生しているのか。それは簡単に言うと、バランスを保つために水が動くことで発生します。

 

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水の中に物を入れると、水は元々あった位置に戻ろうとして、物に向かって力が働きます。

水からしてみると、物は部外者なのです。無理やり水中を押し分けて入ってきたので、それは押し合いになります。

 

ポイントは、水の押す力(水圧)は下にある物ほど強くなるということ!

 

下に行く(水深が深くなる)ほど、上にはたくさん水がありますよね。すると、その水の重さがどんどん大きくなります。

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上からかかる重力が大きい(水深が深い場合)=下から上に押し返す力も強くなる

ということです。

 

以上を踏まえて、最初の図をもう一度見てみましょう。

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矢印が長いほど、働く力が大きくなります。

水深が深いほど、押しつぶす力と支える力が大きくなりますよね。すると、物を上に持ち上げる力(上向きの矢印)の方が、物を下に押しつぶす力(下向きの矢印)よりも大きくなっています!

 

この水圧差を利用したのが、浮力です!

 

 

ちなみに、この浮力の大きさを測るルールがあります。

「アルキメデスの原理」です。

 

浮力 = 物体が押し出した水の重さ

という法則です。

 

さて、船は実際にどれほどの水を押し出してるのでしょうか。

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船の水に浸かっている部分(水を押し出している肌色の部分)は、船の大きさによって決まります。

この押し出した水の重さが、船の重さよりも大きければ、船は浮かぶのです。

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となると、話は早い。

たくさんの水を押し出して、大きな浮力を受ければ船は浮かびます。どうやってたくさんの水を押し出しましょうか??

みなさんが船大工なら、どんな風に作りますか?

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前提として、水につかる部分は必ず鉄とします。浸水を防ぐために鉄でないといけません。

 

 

正解は、こちら

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鉄を薄く広くのばして、船底全体を覆うように設計します。そうすれば浸水も防ぎつつ、たくさんの水を押し出せます。すなわち、大きな浮力をもらえるのです。

 

 アルキメデスの原理のおかげで、

船がどのくらいの重さで、どのくらいの大きさで設計すれば浮くかは計算で導き出せます。

だからこそ数字は大切なのです!

 

数字は人のイメージとかではなく、客観的な答えを教えてくれます。ぜひぜひ今のうちに計算を好きになっておきましょう。

 

 

それでは!

 

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