理科ラボ

実験道具 / 中学3年 物理

浮力と水圧(浮く・沈む)

いろいろな物質の物体を液体に入れて、浮くか沈むかと、上下の面にかかる水圧の差(浮力)を調べよう。ゴム膜の実験で、水圧と深さ・向きの関係も確かめられます。

使い方

3ステップ
  1. 物体と液体を選ぶ「物質」「一辺のサイズ」「液体」を選びます。密度(kg/m³)が表示されます。
  2. 物体を入れる四角い物体をドラッグして液体に入れ、指(マウス)をはなすと、浮くか沈むかがわかります。
  3. 力を見る水圧・重力・浮力の矢印と、右の数値で、上の面・下の面にかかる力と浮力をくらべます。「ゴム膜」モードもあります。

全4ミッション。もちろん、自由に組み立ててもOK。

🌊 浮力シミュレーター
物体の設定
液体の設定
表示
四角い物体をドラッグして水面付近に持っていき、指を離すと浮くか沈むかが分かります。
沈める・浮かべるモード

やってみよう

ミッションに挑戦

上から順に進めると、少しずつわかるようになっています。「このミッションを始める」を押すと、物体と液体がそろいます。物体を入れるのは自分で。

ミッション 1

浮くもの・沈むもの

木材(ヒノキ)と鉄を水に入れて、浮くか沈むかくらべる。

  1. ヒノキ(木材)は水に浮いています。水面から出ている高さを見よう。
  2. 「物質」を「鉄」に変えよう。
  3. 鉄はどうなった? ほかの物質でも試そう。

見るところ物体の密度と液体の密度をくらべて、浮く・沈むを予想しよう。

やってみたら開こう:わかること

物体の密度が液体の密度より小さいと浮き、大きいと沈む。ヒノキ(500 kg/m³)は水(1000 kg/m³)に浮き、鉄(7870 kg/m³)は沈む。

ミッション 2

浮力の正体

水中の物体の上の面と下の面にかかる力をくらべる。

  1. アルミニウムの物体をドラッグして、水の深いところへ動かそう。
  2. 右の「上面にかかる力」と「下面にかかる力」をくらべよう。
  3. 浮力(差)は、深さを変えると変わる?

見るところ上面と下面の水圧の差。

やってみたら開こう:わかること

水圧は深いほど大きいので、物体の下の面は上の面より大きな力で押される。この差が上向きの力=浮力。浮力は物体の水中部分の体積が大きいほど大きい。

ミッション 3

液体を変えると?

同じ物体でも、液体を変えると浮き方が変わるか調べる。

  1. まず氷を水に入れて、浮くことを確かめよう。
  2. 液体を「エタノール」に変えて、もう一度氷を入れよう。
  3. 氷はどうなった? 水銀ではどう?(鉄を水銀に入れてみよう)

見るところ氷・液体の密度と、浮く・沈むの関係。

やってみたら開こう:わかること

同じ物体でも、液体の密度によって浮いたり沈んだりする。氷(917 kg/m³)は水(1000)には浮くが、エタノール(789)には沈む。

ミッション 4

水圧と向き(ゴム膜)

ゴム膜のへこみ方で、水圧と深さ・向きの関係を調べる。

  1. プローブを深いところまでドラッグしよう。へこみ方はどう変わる?
  2. 向き(角度)のつまみを変えると、同じ深さでへこみ方は変わる?

見るところ深さとへこみ、向きとへこみの関係。

やってみたら開こう:わかること

水圧は深いほど大きく、同じ深さならどの向きからも同じ大きさではたらく。

この道具でわかること

わかること
水圧水の重さによる圧力。深いほど大きく、あらゆる向きからはたらく
浮力水中の物体の下面と上面にはたらく水圧の差による上向きの力
浮く・沈む物体の密度<液体の密度なら浮く、>なら沈む

密度の単位は kg/m³(1 g/cm³ = 1000 kg/m³)です。

この実験道具は、現役の理科の先生が作ったシミュレーターを、作者の許可を得て理科ラボ向けに編集したものです。値や動きは学習用の模型で、実際の実験の結果と同じになるとは限りません。