アルキメデスの原理を理解する:定義、公式、現実世界への応用

アルキメデスは浮力の原理を発見し、船舶を含むさまざまな用途に使用されています。押しのけた水の重さが船の重さと同じになると、船は浮くことができます。水が沈む地点に達する前に、水の自重を押しのけるような形のものは、必ず浮きます。

今日は、アルキメデスの原理の定義、応用、公式、導出、実験、例、計算について学びます。

始めましょう!

このガイドでは、流体力学、その用途、種類について学びましょう。

アルキメデスの原理は、周囲の流体によって物体に加えられる力を扱います。この加えられた力により、流体に浸された物体の正味重量が減少します。この原理は浮力の物理法則とも見なされ、船がどのように水に浮くかを理解するのに役立ちます。

言い換えれば、流体または液体に全体的または部分的に浸された物体は、その物体によって押しのけられた流体の重量に等しい力によって浮き上がります。この場合、アルキメデスの原理により、流体に部分的または完全に浸された浮遊物の浮力を計算できます。

物体にかかる下向きの力は、私たちが重量と呼ぶものです。物体にかかる上向きの力または浮力は、アルキメデスの原理で述べられているものです。したがって、物体にかかる正味の力は、浮力の大きさとその重量の差になります。

この正味の力が負の場合、物体は確実に沈み、正の場合、物体は上昇します。物体の重量がゼロの場合、物体は中性浮力になります。つまり、沈むことも上がることもなく、その場に留まります。

簡単に言うと、アルキメデスの原理は、体が完全または部分的に液体に浸されると、明らかに重量が減少するというものです。この重量は、体の浸された部分によって押しのけられた液体の重量に等しくなります。

この原理は、部分的または完全に浸水しているかに関係なく、流体に浸された物体にかかる上向きの浮力は、物体が押しのける流体の重量に等しく、押しのけられた流体の質量中心で上向きに作用すると言えます。

アルキメデスの原理の応用

以下は、アルキメデスの原理のさまざまな分野への応用です。

アルキメデスの潜水艦への応用は海との関係から非常に一般的です。彼らが水中に留まることができたのは、水を流入させるバラストタンクと呼ばれる部品のおかげです。これにより、重量が浮力よりも大きくなるため、潜水艦は水中でその位置に位置します。

液体の相対密度の測定には比重計が使用されます。液体上に垂直に浮かせる鉛ショットで作られています。比重計が低くなると、液体の密度は小さくなります。

熱気球は浮力が周囲の空気よりも小さいため、空中に浮くことができます。つまり、浮力が大きくなると風船は下降します。これは、気球内の熱風の量を変えることによって実現されます。

このガイドでは、力が運動の状態をどのように変化させるかについても理解する必要があります。

前に述べたように、アルキメデスの法則は、物体にかかる浮力は、物体によって押しのけられる流体の重量に等しいと述べています。数学的には

と書かれます。

推力は物体を浮かせる原因となるため、浮力としても知られています。したがって、この方程式は浮力の法則とも呼ばれます。

Q1.半径 6 cm の鋼球を水に浸した場合に生じる力を計算します。

回答:与えられた条件

このガイドでは、浮力、その公式、例、応用についても説明します。

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