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水に浮く物質は?1分でわかる理由、水に沈む素材と密度の関係、水に浮く素材の一覧

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水に浮く物質は「水の密度(=約1.0g/cm3)より小さい」です。逆に水の密度より大きい素材は、水の中に沈むでしょう。身近な例に「氷」があります。飲み物を冷やすとき氷を入れますよね。氷は水の上に浮かびます。これは氷の密度<水の密度だからです。今回は水に浮く理由、水に沈む素材と密度の関係、水に浮く素材の一覧について説明します。水の密度、浮力など下記も参考になります。

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水に浮く物質は?密度の関係

水に浮く物質は、水の密度(=1.0g/cm3)より小さいです。逆に、水の密度より大きい素材は水の中に沈みます。水の密度より小さい物質としては「氷」「木」があります。氷の密度は約0.92、木の密度は0.3~0.9など種類によって変わります。水の密度の詳細は下記をご覧ください。

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そもそも密度(みつど)とは、質量を体積で割った値です。体積が同じでも質量が大きければ密度も大きくなります。また質量が同じでも体積が大きいと、密度は小さくなります。


下図をみてください。2つの物の質量は同じ100g、体積は50cm3と200cm3です。


水に浮く物質と密度の関係


密度の値は下記の通りです。


物Aの密度=100g÷50cm3=2g/cm3>水の密度

物Bの密度=100g÷200cm3=0.5g/cm3<水の密度


上記の通り、物Aは水に沈んで物Bは水に浮かびます。身近な物(野菜など)が水に浮かぶか実験してみると面白いと思います。密度と体積、体積と質量の関係は下記が参考になります。

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ちなみに、水の密度より小さい物質が浮かぶ理由は「浮力(ふりょく)」が関係しています。浮力の詳細は下記が参考になります。

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水に浮く素材の一覧

水に浮く素材の一覧を下記に整理しました。


すぎ 0.30~0.45

まつ  0.40~0.67

ひのき 0.34~0.54

竹 0.51~1.20

氷 0.92


上記以外にも1.0より小さい密度の素材は水に浮きます。また、重い素材を使ったとしても「密度が1.0より小さければ」浮かびます。


例えば、船の材料は「鋼」を用います。鋼自体の密度は7.85g/cm3なので水より重い材料です。ただし、船は質量に対して「体積」も大きいので、水中に浮かぶことができます。前述した浮力が関係しています。下記をご覧ください。

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水に沈む素材と密度の関係

水に沈む素材の密度を下記に示します。


鋼の密度 ⇒ 7.85g/cm3

コンクリートの密度 ⇒ 2.3 g/cm3

土の密度 ⇒ 1.3~2.0 g/cm3(土の含水比、種類で異なる)


密度の詳細は下記をご覧ください。

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まとめ

今回は水に浮く物質について説明しました。水に浮く物質は「水の密度(1.0g/cm3)より、密度が小さい物質」です。水の密度が1.0なので、0.9や0.5などの密度の物質は水に浮かびます。逆に密度が1.1、1.5などの物質は水の中に沈むでしょう。これは浮力が関係しています。水の密度の詳細、浮力の意味など下記も勉強しましょうね。

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