オブジェクトが液体（液体またはガス）に浸されると、重量に反対する浮力の力が発生します。この浮力力は、オブジェクトによって変位する流体の重量に等しくなります。言い換えれば、オブジェクトが液体がより多く移動するほど、浮力が大きくなります。
流体内のオブジェクトの重み
流体内のオブジェクトの重量は、空気中の重量とそれに作用する浮力力の違いに等しくなります。これは次のように表現できます。
`` `
液体の重量=空気中の重量 - 浮力力
`` `
または
$$ w_f =w -b $$
どこ：
-Wは空気中のオブジェクトの重量です
-WFは流体内のオブジェクトの重量です
-Bは浮力力です
密度と浮力
オブジェクトの密度は、単位体積あたりの質量として定義されます。流体の密度は、単位体積あたりの質量としても定義されます。密度と浮力の関係は、オブジェクトがより密度が高いほど、液体に浮かび上がることが少ないことです。これは、より密なオブジェクトがより少ない流体を置き換えるためです。つまり、それに作用する浮力力が小さくなることを意味します。
言い換えれば、密度が流体の密度よりも小さい場合、オブジェクトは流体に浮かびます。これが、水よりも密度の高い材料で作られているにもかかわらず、ボートが水に浮かぶ理由です。ボートの形状により、大量の水を置き換えることができます。これにより、ボートの重量よりも大きい傾斜力が生成されます。
浮力のアプリケーション
浮力の原則には、日常生活に多くのアプリケーションがあります。
- ボートと潜水艦： 平均密度が水の密度よりも少ないため、ボートと潜水艦が水に浮かんでいます。
- 熱気球： 風船の中の熱気が風船の外の冷たい空気よりも密度が低いため、熱気球が空気に浮かんでいます。
- ハイドロメーター： ハイドロメーターは、液体の密度を測定するために使用されるデバイスです。彼らは液体に浮かび、沈む深さを測定することによって働きます。
浮力の原則は、流体力学の基本的な概念であり、工学、科学、日常生活に多くの重要な用途があります。
