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浮心とは?1分でわかる意味、求め方と定義、重心との違い

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浮心(ふしん)とは、浮力(ふりょく)の中心を意味します。浮力が作用する点です。浮力は液体による物を押し上げようとする力で「物体が押しのけている液体の重さ(重さ≒体積×密度)」です。つまり、浮心は体積の中心とも言えます。似た用語に「重心(じゅうしん)」があります。重心とは重力の中心です。物体の密度が一様な場合、重心は物体の体積の中心にあります。


今回は浮心の意味、求め方と定義、重心との違いについて説明します。浮力、重心の意味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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浮心とは?

浮心(ふしん)とは、浮力の中心です。浮力は液体による物を押し上げようとする力です。浮力の大きさは「物体が押しのけている液体の体積分の重さ」です。液体(例えば水)の密度は一様ですから、


体積の中心=浮心


といえます。下図に浮心を示しました。


図 浮心


浮心は物体が押しのけている液体の体積の中心でした。下図のように、物体の形状や押しのける体積の大きさに応じて、浮心の位置は変わります。


図 浮心と浮力の大きさ


なお浮心は浮力の作用する点です。似た用語に「重心(じゅうしん)」があります。重心は、重力の作用する点です。浮力、重心の意味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

重心とは?1分でわかる簡単な意味、定義、求め方、公式


浮心と重心の位置関係は、物体(構造物、船など)の安定に大きく影響します。下図をみてください。浮心と重心の位置関係を示しました。


図 浮心と重心の関係


物体を水中に浮かべた瞬間、物体の重さが浮力より大きければ物体は沈みます。ただし、物体が沈むほど「水中にある体積(水を押しのけた体積)」は大きくなるため、浮力も増加します。


「浮力=物体の重さ」になると水中で静止した状態になるでしょう。それでも「浮力<物体の重さ」になる場合、物体は水中に沈みます。重心の位置は変わりませんが、浮心は物体が水中に浸かるほど上に移動します。


船は水中で静止しています。上記の関係を利用して「浮心=重さ」の状態を保っているのです。浮力に対する物体の安定性については、下記が参考になります。

浮体とは?1分でわかる意味、安定性と原理、復元力

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浮心の求め方と定義

浮心の定義は


水を押しのける物体の体積の中心


です。よって浮心を算定するためには、体積の算定が必要です。あるいは「浮力=重さ」の式を用いて浮心を逆算することも可能です。


浮力=物体の面積×物体の底面から水面までの距離(=浮心×2)×水の単位体積重量


浮心の求め方の詳細は下記が参考になります。

浮心の求め方は?3分でわかる求め方、物体が浮くための条件、アルキメデスの原理との関係

浮心と重心との違い

浮心と重心の違いを下記に示します。


浮心 ⇒ 浮力の中心。浮力の作用する点のこと。水を押しのける体積の中心といえる。

重心 ⇒ 重力の中心。重さの作用する点のこと。物体の密度が一様な場合、体積の中心と一致する。


下図をみてください。浮心と重心の位置を示します。


図 浮心と重心


物体の密度が一様な場合、重心の方が浮心よりも上にあります。前述したように、重心の位置で安定・不安定が決まるので、船体の設計では浮心と重心の位置関係が重要になるでしょう。

まとめ

今回は浮心について説明しました。意味が理解頂けたと思います。浮心は、浮力の中心です。浮力は水を押しのける物体の体積×水の単位体積重量なので、浮心=体積の中心と言えます。浮力の意味、浮心の求め方など下記も勉強しましょう。

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