浮力 の計算式を学んで、物理の苦手対策を
浮力 の計算式を学んで、物理の苦手対策を
物理が苦手だと感じている人の多くは、その理由の1つに計算が多いことをあげるのではないでしょうか。
たしかに、物理は覚えなければいけない計算式が多く、理解するまでに時間がかかってしまいます。文系はもちろんのこと、理系の中にも、物理を避けたいと考える人は少なくないことでしょう。
そんな物理の計算の1つに「浮力の求め方」があります。
浮力というのは文字通り、水の中にある物体が浮き上がる時に必要な力のことです。
浮力を求めるためには圧力や物体の体積など、さまざまな要素が関係してくるため、求め方も複雑になってきます。
今回は、そんな浮力の求め方を紹介します。
浮力の求め方は？
最初にはっきりと言うと、浮力（F)の求め方は（F＝ρVg）となります。このρは水の密度、Vは物体の体積、そしてgは重力加速度になります。
どうしてこのような形で浮力が求められるのでしょうか？ その理由を説明します。
水の入った容器の中で、直方体が半分くらいの深さに浮かんでいる図をイメージしてください。
この状態の直方体には、さまざまな力がかかっています。まずは直方体の上面から下に向かって動かす圧力（P1）と、下面から上に向かって押す圧力（P2）を求めます。
これらの圧力を求めるためには、流体の圧力の式（P＝P0＋ρgh）を用います。
ここで示されているP0とは大気圧です。そしてhは物体の上面（P1）と下面（P2）の位置する深さになります。
この式に代入して、それぞれの圧力を求めます。
P1＝P0＋ρgh1
P2＝P0＋ρgh2
そして浮力は、下面を押す力（P2×S）から、上面を押す力（P1×S）を引いた値となります。Sは上面と下面それぞれの面積ですが、これは直方体なので、同じ値となります。
この式の形を変換してみましょう。以下の式に出てくるlは高さをあらわしています。
（P1×S）－（P2×S）
＝（P1－P2）×S
＝{（P0＋ρgh1）－（P0＋ρgh2）}×S
＝（h1－h2）×ρgS
＝l×ρgS
＝ρg（l×S）
＝ρVg
となり、浮力の公式に行き着くのです。
アルキメデスの原理、パスカルの原理とは？
最後にもう1つ、浮力に関係ある「アルキメデスの原理」「パスカルの原理」という2つの原理について説明しましょう。どちらも、名前を聞いたことはあっても、具体的にどんなものかは知らないのではないでしょうか？
まず、アルキメデスの原理というのは「浮力の大きさは、その物体が排除した流体の重さに等しい」というものです。
どういうことかというと、例えばお湯をいっぱいにはったお風呂に頭まで入ると、お湯があふれ出してきます。ここであふれたお湯の重さは、入った人の体重と同じになります。
このように「お湯に入った人の身体にかかる浮力は、あふれたお湯の重さに等しい」というのが、アルキメデスの原理です。
そしてパスカルの原理というのは「気体や液体の中で物体が制止している場合、その物体にはあらゆる地点に均等な圧力がかかっている」というものです。
ある点にだけ強い浮力や圧力がかかっていると、力の働く方向へ移動してしまいます。
つまり制止しているということは、全ての点にかかっている力が同じであると考えられるのです。
今回は浮力に絞った内容をお伝えしましたが、最初にお話ししたように、これは物理で習う内容のほんの一部です。数多くの計算をマスターしていくのは簡単なことではありませんが、一つ一つ丁寧に理解していけば、物理も貴重な得点源になることでしょう。
しっかりと時間をかけて、地道に勉強を続けることが大切です。