中学受験理科研究室｜解説：木ノ下翔

浮力は、押しのけた液体の重さに等しい

浮力の大きさは、物体が押しのけた液体の重さに等しくなります。これがアルキメデスの原理です。「物体そのものが何gか」と「水中にどれだけ入っているか」を分けて考えましょう。

水中にある部分の体積を見る

一部だけが水中に入っているとき、押しのけた水の体積は、その水中にある部分の体積です。水面より上の部分まで計算に入れないようにします。

全部が水中に入っていれば、物体の体積全体が押しのけた水の体積になります。ここでは水が入り込まない物体を考えます。

水1cm³の重さを1gとして考える問題なら、100cm³の水の重さは100gです。したがって浮力は100g重になります。g重は力の単位で、100gの物体にはたらく重力と同じ大きさを表します。

一般には、液体中の体積に、その液体1cm³あたりの重さをかけて、押しのけた液体の重さを求めます。水以外の液体なら、問題文にある値を使います。

浮力を求める原理と、物体が静止するためのつり合いは分けて考えます。物体が水に浮き、糸や手で支えられずに静止している場合は、上向きの浮力と下向きの重力がつり合います。

この条件なら「浮力＝物体の重さ」とできます。しかし、糸でつるしている物体では、糸の張力もはたらきます。どんな場合でも浮力を物体の重さと同じにするのは誤りです。

水1cm³の重さを1gとし、水が入り込まない物体を考えます。

答えと考え方を開く

①40g重。押しのけた水40cm³の重さは40gです。

②60cm³。水中にある部分を使います。

③80g重。静止していて、浮力と重力がつり合うためです。

動画は木ノ下翔の単元別講座「浮力」から抜粋し、見出しと要点を付けたものです。確認問題は復習用に新規作成しています。

水中にある部分に色を付け、物体にはたらく力を矢印で描いてみましょう。「理科の伴走」は、塾教材や入試問題の解説動画で家庭での解き直しを支えるサービスです。対応教材・回は教材マップから確認できます。