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浮力と重力の関係は？1分でわかる意味、公式、体積との関係

この記事の要点

液体中の物体には浮力（上向き）と重力（下向き）が同時に作用し、両者の大小関係が物体の浮き沈みを決める。

浮力は「液体の密度×物体の体積×重力加速度」で求められるため、液体の種類や物体の沈む体積によって変化する。

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液体中の物には浮力（ふりょく）と重力（じゅうりょく）が同時に作用します。


浮力は物を押し上げる上向きの力、重力は下向きに作用する力です。よって浮力＝重力のとき、物は静止します。


浮力＜重力のとき、下向きの力が大きいので物は沈みます。浮力＞重力のとき、上向きの力が大きいので物は浮き上がるでしょう。


このように浮力と重力の関係が、物の浮き沈みに関係します。


今回は浮力と重力の関係、意味、公式、体積との関係について説明します。浮力、重力の詳細は下記が参考になります。

浮力とは？1分でわかる意味、原理、公式、体積、単位、重力との関係

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浮力と重力の関係は？公式

液体中の物は、浮力と重力の関係で「静止」「浮き上がる」「沈む」などの動きが決まります。浮力と重力の関係を下記に整理しました。


浮力＝重力のとき⇒　静止

浮力＜重力のとき⇒　沈む

浮力＞重力のとき⇒　浮き上がる


液体中の物には浮力（ふりょく）と重力（じゅうりょく）が同時に作用します。下図に示しました（※液体は水とします）。


浮力は物を押し上げようとする上向きの力、重力は物を沈めようとする下向きの力です。


図　浮力と重力の関係


物に生じる浮力と重力は下記の公式で算定します。


浮力＝液体の密度×物の体積(※)×重力加速度

重力＝物の体積×重力加速度


浮力、重力の詳細は下記が参考になります。

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浮力と重力、体積の関係

浮力は下式で計算しました。


浮力＝液体の密度×物の体積(※)×重力加速度


浮力を求めるときの「物の体積」は、物体が液体を押しのけている部分の体積です。


下図のように箱が半分だけ液体に浸かっているなら、箱の半分の体積分の浮力が作用します。


図　浮力の物の体積


下図のように液体中に物が全て浸かっているときは、全体積が液体を押しのけています。この場合、普通に箱の体積を計算すれば良いですね。


図　浮力と重力の関係

浮力とは？1分でわかる意味、原理、公式、体積、単位、重力との関係

浮力と密度、体積の関係は？1分でわかる意味、求め方、単位、沈む物体との関係

混同しやすい用語

浮力

液体が物体を押し上げようとする上向きの力。大きさは「液体の密度×液体を押しのけた体積×重力加速度」で決まる。

重力が常に物体固有の質量に依存するのに対して、浮力は液体の密度と物体が沈む体積に依存する点が異なる。

重力

物体を下向きに引く力。大きさは「物体の質量×重力加速度」で決まり、液体の種類に関係しない。

浮力が液体との相互作用で生じるのに対して、重力は物体自体の質量と地球の引力によるものである。

試験での問われ方｜管理人の一言

建築士試験では、浮力と重力の大小比較（浮く・沈む・静止）に関する判断問題が出題される。

「浮力＝重力で静止」「浮力＞重力で浮上」「浮力＜重力で沈下」の3つの関係を必ず押さえておこう。

浮力と重力を整理した表を示します。

項目内容備考
浮力＝重力物体は静止する水中に浮いた状態で力が釣り合う
浮力＜重力物体は沈む下向き力が上向き力を上回る
浮力＞重力物体は浮き上がる上向き力が下向き力を上回る

まとめ

今回は浮力と重力の関係について説明しました。液体中の物には浮力と重力が同時に作用します。


浮力と重力の関係で、物が「沈む」「浮き上がる」ことが決まります。まずは浮力の求め方を勉強しましょう。

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浮力と密度、体積の関係は？1分でわかる意味、求め方、単位、沈む物体との関係

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