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。
・・・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。
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。
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。
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。
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。
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?
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
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。