1.3 浮力と重量

アルキメデスが入浴中に浮力の原理を発見したことは有名な話である。

物体が水の上に浮かんでいるのは、その物体によって置き換えられた水の重量に等しい力が浮力として働いているためである。

われわれが普段見かけるもので、木材やコルクなどは、その密度が水より低いので浮くが、金属類の鉄、銅、鉛のように密度が高いものは、普通は沈む。

一般に金属は、板か棒状では水に沈むが、薄く延ばして、洗面器のような型にすれば浮くようになる。このことは器が浸水するまでに排除する水の重量より、器の重量が小さいからである。

今では、世界の海を走る船の大部分が鋼船であることは、子供達でも知っており何ら不思議とも思わないが、鋼船を造り始めた頃（18世紀後期）に鋼船を造ろうとした人々は馬鹿馬鹿しい夢想家と笑われた時代であった。

船は物を運ぶために、水の浮力を最大限に利用した道具で、特に重い物を大量に運ぶのに非常に便利である。最近では50万D／Wタンカーが建造されていることは衆知のことである。

さて、船はどのようにして浮かんでいるかを調べてみよう。

図1

いま、図1の断面の船が静かに浮かんでいるとすると、喫水線下の水中の部分（水に接している面）は各面とも水の圧力を受け、この圧力の和が浮力（浮力の中心を浮力中心Bという）となって上方向（垂直）にはたらく。

一方、船全体の目方（重量）はその中心（G）にはその大きさが浮力と等しく、浮力と正反対の方向に作用する。船の水面下の部分が排除した水の体積を、排水容積と呼び、▽の記号で表す。（指導書P.1参照）

即ち、

排水容積 ▽（m³）………船体が排除した水の容積

排水量 △（t）………排水容積に海水（又は水）の比重量を掛けたもの。

注：排水容積と排水量を混同しないよう注意すること。

比重量γ、（ガンマ）は

淡水で 1,000t／m³

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