浮力の計算
浮力の計算には、物体の体積と液体の密度を使います。体積1,000リットルの物体は、淡水を998 kg押しのけ、9,789 Nの浮力を受けます。浮くかどうかの判定と、気球の計算もできます。
計算例：計算したいもの: 液体や空気中の物体 · 物体の質量 800 kg · 物体の体積 1,000 リットル · 液体または気体: 淡水（998.2 kg/m³） → 浮力：浮力 9,789 N、物体は浮きます。出典：Wikipedia – Archimedisches Prinzip。更新日：
計算方法
アルキメデスの原理によると、浮力は押しのけた流体の重さに等しくなります。F = ρ · V · g で、ρは流体の密度、Vは沈んだ部分の体積、g = 9.80665 m/s²です。物体の形や材質には関係しません。
浮く・静止する・沈む
物体が浮くかどうかは、平均密度で決まります。流体の密度より小さければ浮き、浮力が重さを支えるところまで沈みます（沈む割合 = 物体の密度 ÷ 流体の密度）。等しければ流体中で静止し、大きければ沈みます。積載量は、完全に沈むまでに船があと何kg積めるかを表します。
気球
気球が上がるのは、中のガスが周囲の空気より軽いからです。揚力は体積に密度の差をかけた値で、ヘリウムでは1 m³あたり約1.04 kg、水素では約1.12 kgです。熱した空気は温度が上がるほど軽くなり、100 °Cでは0.946 kg/m³、1 m³あたり約0.26 kgの揚力になります。
- 体積はリットルで入力します。1,000リットルが1 m³です。
- 海水は密度が高いため、淡水より大きな浮力を生みます。
- 気球の膜、かご、バーナーの自重は揚力から差し引きます。
よくある質問
浮力はどう計算しますか。
F = ρ · V · g で求めます。流体の密度 × 押しのけた体積 × 9.81 m/s²です。水1リットルなら約9.79 Nで、1 kgの重さにほぼ相当します。
物体はいつ浮きますか。
平均密度が液体の密度より小さいときです。密度800 kg/m³の木は、水に約80 %沈んで浮きます。
熱気球はどれくらい載せられますか。
内部100 °C、外気20 °Cなら、2,800 m³で約720 kgの揚力になります。気球の膜、かご、バーナーの自重を引いた残りが積載量です。
出典・根拠
- Wikipedia – Archimedisches Prinzip
- Wikipedia – Buoyancy
- Wikipedia – Dichte（密度：液体と気体の表）
- Wikipedia – Heißluftballon（熱気球：密度差による浮力）
更新日： · 編集方針
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