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浮力

気体と液体を合わせて流体という.流体中では,物体は軽くなる.これは流体から物体を押し上げる力がはたらくためである.この力を浮力という.流体中の物体では,物体の上面より下面の方が深いところにあるため,流体が物体の上面を下向きに押す力よりも,物体の下面を上向きに押す力の方が大きいためにその分,浮力が生じる.

流体の密度を ρ kg/m 3 ,物体の体積(液面下の体積)を V m 3 とすると,流体中の物体が受ける浮力の大きさ F N は,

F=ρVg

と表わされ,物体が押しのけた流体の重力の大きさに等しい.これをアルキメデスの原理という.

浮力

浮力の大きさの求め方

上図の直方体の上面と底面の面積を S m 2 とすると,上面にはたらく力の大きさ F 1 N は,

F 1 =ρ h 1 gS

底面にはたらく力の大きさ F 2 N は,

F 2 =ρ h 2 gS

である.側面にはたらく力は打ち消しあうので,直方体が流体から受ける力の大きさ F N は,

F= F 2 F 1 = p 2 S p 1 S=ρ h 2 gSρ h 1 gS

=ρgS( h 2 h 1 )=ρVg

となる.



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学生スタッフ作成

2016年9月2日

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金沢工業大学

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